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Emit學習-基礎篇-使用循環

編輯：關於.NET

今天我們來研究下用IL書寫For循環和Foreach循環,在書中一直看到說使用 Foreach循環比普通的For循環來的好,這次正好趁機來看看他們的IL代碼有何不同 .按照慣例,我們先給出要實現的類的C#代碼,如下:

class Iterator

{

　　　 public int ForMethod(int[] ints)

　　　 {

　　　　　　　 int sum = 0;

　　　　　　　 for (int i = 0; i < ints.Length; i++)

　　　　　　　 {

　　　　　　　　　　　 sum += ints[i];

　　　　　　　 }

　　　　　　　 return sum;

　　　 }


　　　 public int ForeachMethod(int[] ints)

　　　 {

　　　　　　　 int sum = 0;

　　　　　　　 foreach (int i in ints)

　　　　　　　 {

　　　　　　　　　　　 sum += i;

　　　　　　　 }

　　　　　　　 return sum;

　　　 }

}

然後,我們先來實現其中的ForMethod,相信大家已經等不及了,那麼我先給出實現的IL代碼,然後針對其中的關鍵部分進行講解,代碼如下:

MakeForMethod

/// <summary>

/// 生成For循環

/// </summary>

/// <param name="typeBuilder"></param>

static void MakeForMethod(TypeBuilder typeBuilder)

{

　　　 //定義一個傳入參數為Int32[]，返回值為Int32的方法

　　　 MethodBuilder methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod

("ForMethod", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, 

typeof(Int32), new Type[] { typeof(Int32[]) });

　　　 ILGenerator methodIL = methodBuilder.GetILGenerator();


　　　 //用來保存求和結果的局部變量

　　　 LocalBuilder sum = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32));

　　　 //循環中使用的局部變量

　　　 LocalBuilder i = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32));


　　　 Label compareLabel = methodIL.DefineLabel();

　　　 Label enterLoopLabel = methodIL.DefineLabel();


　　　 //int sum = 0;

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_0);

　　　 //int i = 0

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Br, compareLabel);


　　　 //定義一個標簽，表示從下面開始進入循環體

　　　 methodIL.MarkLabel(enterLoopLabel);

　　　 //sum += ints[i];

　　　 //其中Ldelem_I4用來加載一個數組中的Int32類型的元素

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldelem_I4);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Add);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_0);


　　　 //i++

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Add);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_1);


　　　 //定義一個標簽，表示從下面開始進入循環的比較

　　　 methodIL.MarkLabel(compareLabel);

　　　 //i < ints.Length

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldlen);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Conv_I4);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Clt);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Brtrue_S, enterLoopLabel);


　　　 //return sum;

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ret);

}

為了在測試時方便點,這裡我為方法加上了Static標簽,要注意的是,非靜態方法的第一參數是this指針,而Static方法的第一個參數既是傳入的第一個參數,所以在使用時要注意.要寫一個循環,和我們之前的代碼有所不同的兩個地方就是取數組裡的元素和取數組的長度.

其中,取數組裡的元素使用如下的指令流程:

l　首先,加載數組指針到堆棧： methodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

l　然後,加載現在要加載的元素在數組中的索引：methodIL.Emit (OpCodes.Ldloc_1);

l　最後，獲得數組中的元素：methodIL.Emit(OpCodes.Ldelem_I4);這裡的 Ldelem_I4表示加載的數組元素為Int32類型。

取數組的長度使用下面這樣的指令流程：

l　首先,加載數組指針到堆棧： methodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

l　然後,加載數組的長度：methodIL.Emit(OpCodes.Ldlen);

l　最後，由於加載的數組長度為無符號整數，所以還需要轉換成Int32類型來使用：methodIL.Emit(OpCodes.Conv_I4);

接下來，我們給出ForeachMethod的IL實現，代碼如下：

MakeForeachMethod

/// <summary>

/// 生成Foreach循環

/// </summary>

/// <param name="typeBuilder"></param>

static void MakeForeachMethod(TypeBuilder typeBuilder)

{

　　　 //定義一個傳入參數為Int32[]，返回值為Int32的方法

　　　 MethodBuilder methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod

("ForeachMethod", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, 

typeof(Int32), new Type[] { typeof(Int32[]) });

　　　 ILGenerator methodIL = methodBuilder.GetILGenerator();


　　　 //用來保存求和結果的局部變量

　　　 LocalBuilder sum = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32));

　　　 //foreach 中的 int i 

　　　 LocalBuilder i = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32));

　　　 //用來保存傳入的數組

　　　 LocalBuilder ints = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32[]));

　　　 //數組循環用臨時變量

　　　 LocalBuilder index = methodIL.DeclareLocal(typeof(Int32));


　　　 Label compareLabel = methodIL.DefineLabel();

　　　 Label enterLoopLabel = methodIL.DefineLabel();


　　　 //int sum = 0;

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_0);

　　　 //ints = ints

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldarg_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_2);

　　　 //int index = 0

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_3);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Br, compareLabel);


　　　 //定義一個標簽，表示從下面開始進入循環體

　　　 methodIL.MarkLabel(enterLoopLabel);

　　　 //其中Ldelem_I4用來加載一個數組中的Int32類型的元素

　　　 //加載 i = ints[index]

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_2);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_3);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldelem_I4);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_1);

　　　 //sum += i;

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Add);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_0);


　　　 //index++

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_3);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldc_I4_1);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Add);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Stloc_3);


　　　 //定義一個標簽，表示從下面開始進入循環的比較

　　　 methodIL.MarkLabel(compareLabel);

　　　 //index < ints.Length

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_3);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_2);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldlen);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Conv_I4);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Clt);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Brtrue_S, enterLoopLabel);


　　　 //return sum;

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ldloc_0);

　　　 methodIL.Emit(OpCodes.Ret);

}

其中用紅色字體標出的是它和ForMethod的主要不同之處，首先，它用一個局部變量保存了整個數組，並用它替換了所有原先直接使用數組的地方；最後，它把sum += ints[i];的操作分解成為i = ints[index]和sum += i兩個步驟。這兩個不同之處也是我分析了自動生成的IL代碼之後才得出的，具體為什麼還希望有人能夠給我指點，因為都是說Foreach循環所生成的代碼是最優的，但是在這裡看來卻比For循環多生成了一些IL語句，我想肯定是我哪裡的分析有誤，忘有人能夠給我指出，不甚感激！

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