如何通过IL了解C#类的构造函数浅析

当我们写C#代码或者学习C#时，我们会经常使用到构造函数，构造函数是用于初始化类的实例的特殊函数。我们可以使用IL工具来看一下C#编译后的构造函数生成的IL代码，来加深对C#构造函数的理解。下面我们来介绍如何通过IL了解C#类的构造函数。

工具准备

首先，我们需要安装ILSpy工具，使用这个工具可以打开编译好的C#程序集，并且可以查看程序集的IL代码。

ILSpy下载地址：https://github.com/icsharpcode/ilspy/releases

步骤说明

1. 创建一个简单的C#类，定义一个构造函数，例如：

public class MyClass
{
    public MyClass()
    {
        Console.WriteLine("Constructor called.");
    }
}

1. 编译上面的类得到.exe或.dll文件。

2. 打开ILSpy工具，点击“文件”->“打开文件”，选择编译好的程序集，打开后可以看到程序集的各个类、方法等信息。

3. 找到刚才创建的MyClass类，双击进入该类的源代码窗口。

4. 在该类的源代码窗口中，点击“语法树”选项卡，可以查看该类的抽象语法树（AST）。

5. 在该类的源代码窗口中，点击“IL”选项卡，可以查看该类编译好后的IL代码。

在IL代码中，我们可以找到构造函数的方法体，一般以“.ctor”为方法名的形式，例如：“.ctor()”。

下面是一个简单的示例IL代码：

.class public auto ansi beforefieldinit MyClass
    extends [mscorlib]System.Object
{
    .method public hidebysig specialname rtspecialname 
        instance void .ctor() cil managed
    {
        .maxstack 8

        IL_0000: ldarg.0
        IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
        IL_0006: nop
        IL_0007: ldstr "Constructor called."
        IL_000c: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
        IL_0011: nop
        IL_0012: ret
    }
}

在这个示例中，我们看到了“.ctor()”方法的IL代码，其中包括了类似于“ldarg.0”、“call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()”等指令，这些指令表明了C#编译器对构造函数具体实现的细节。

通过查看构造函数的IL代码，我们可以深入了解C#构造函数的生成和调用过程，从而更好地理解C#的类和对象的创建过程。

示例说明

下面给出两个示例来进一步说明如何通过IL了解C#类的构造函数。

示例一

public class MyClass 
{
    private int num;

    public MyClass(int n) 
    {
        num = n;
    }

    public void PrintNum() 
    {
        Console.WriteLine("Num: " + num);
    }
}

通过ILSpy查看生成的IL代码：

.class public auto ansi beforefieldinit MyClass
    extends [mscorlib]System.Object
{
    .field private int32 num

    .method public hidebysig specialname rtspecialname 
        instance void .ctor(
            int32 n
        ) cil managed
    {
        .maxstack 8

        /* 省略了一个调用 Object 的默认构造函数的指令*/
        IL_0009: ldarg.0
        IL_000a: ldarg.1
        IL_000b: stfld int32 MyClass::num
        IL_0010: nop
        IL_0011: ret
    }

    .method public hidebysig 
        instance void PrintNum () cil managed 
    {
        .maxstack 8

        IL_0000: ldstr "Num: "
        IL_0005: ldarg.0
        IL_0006: ldfld int32 MyClass::num
        IL_000b: box int32
        IL_0010: call string [mscorlib]System.String::Concat(object, object)
        IL_0015: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
        IL_001a: nop
        IL_001b: ret
    }
}

可以看到类的构造方法生成的方法头现实了参数列表 n ，调用方法还省略了调用 Object 的默认构造函数的指令，而使用 ldarg 将 this 引用压入了堆栈，并加载 n 并压入了堆栈，最后使用 stfld 将值存回成员变量 num 中。

示例二

public class MyClass 
{
    // 静态字段
    public static int count = 0;

    // 实例字段
    private int num;

    public MyClass(int n) 
    {
        count++;
        num = n;
    }

    public void PrintNum() 
    {
        Console.WriteLine("Num: " + num);
    }

    public void PrintCount() 
    {
        Console.WriteLine("Count: " + count);
    }
}

通过ILSpy查看生成的IL代码：

.class public auto ansi beforefieldinit MyClass
    extends [mscorlib]System.Object
{
    .field public static int32 count
    .field private int32 num

    .method public hidebysig specialname rtspecialname 
        instance void .ctor(
            int32 n
        ) cil managed
    {
        .maxstack 8

        /* 调用 Object 的默认构造函数的指令*/
        IL_0000: ldarg.0
        IL_0001: call instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
        IL_0006: nop
        IL_0007: ldc.i4.1
        IL_0008: call class [mscorlib]System.Threading.Interlocked [mscorlib]System.Threading.Interlocked::Increment(int32&)
        IL_000d: pop
        IL_000e: ldarg.0
        IL_000f: ldarg.1
        IL_0010: stfld int32 MyClass::num
        IL_0015: nop
        IL_0016: ret
    }

    .method public hidebysig 
        instance void PrintNum () cil managed 
    {
        .maxstack 8

        IL_0000: ldstr "Num: "
        IL_0005: ldarg.0
        IL_0006: ldfld int32 MyClass::num
        IL_000b: box int32
        IL_0010: call string [mscorlib]System.String::Concat(object, object)
        IL_0015: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
        IL_001a: nop
        IL_001b: ret
    }

    .method public hidebysig 
        instance void PrintCount () cil managed 
    {
        .maxstack 8

        IL_0000: ldstr "Count: "
        IL_0005: call class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [mscorlib]System.RuntimeTypeHandle)
        IL_000a: call string [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.RuntimeHelpers::get_FullName(class [mscorlib]System.Type)
        IL_000f: call string [mscorlib]System.String::Concat(object, object)
        IL_0014: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
        IL_0019: nop
        IL_001a: ret
    }
}

可以看到在构造函数内部通过 Interlocked.Increment 原子的将静态字段 count 计数器加 1 。