【问题标题】:How is LINQ compiled into the CIL?LINQ 是如何编译到 CIL 中的?
【发布时间】:2010-10-08 21:55:29
【问题描述】:

例如:

var query = from c in db.Cars select c;
foreach(Car aCar in query)
{
     Console.WriteLine(aCar.Name);
}

编译后如何翻译?幕后发生了什么?

【问题讨论】:

  • 我假设这是一个 LINQ-to-SQL 查询,而不仅仅是一个集合上的过滤器?显然,前者将比后者做更多的幕后工作。
  • 实际上,让我们对集合进行 LINQ-to-Objects 过滤器。

标签: c# asp.net linq compiler-construction cil


【解决方案1】:

编译方式如下:

  1. 首先将LINQ查询表达式转化为方法调用:

    public static void Main()
    {
        var query = db.Cars.Select<Car, Car>(c => c);
        foreach (Car aCar in query)
        {
             Console.WriteLine(aCar.Name);
        }
    }
    
  2. 如果db.CarsIEnumerable&lt;Car&gt; 类型(它用于LINQ-to-Objects),那么lambda 表达式将变成一个单独的方法:

    private Car lambda0(Car c)
    {
        return c;
    }
    private Func<Car, Car> CachedAnonymousMethodDelegate1;
    public static void Main()
    {
        if (CachedAnonymousMethodDelegate1 == null)
            CachedAnonymousMethodDelegate1 = new Func<Car, Car>(lambda0);
        var query = db.Cars.Select<Car, Car>(CachedAnonymousMethodDelegate1);
        foreach // ...
    }
    

    实际上,该方法不称为lambda0,而是类似于&lt;Main&gt;b__0(其中Main 是包含方法的名称)。同样,缓存的委托实际上称为CS$&lt;&gt;9__CachedAnonymousMethodDelegate1

    如果您使用的是 LINQ-to-SQL,那么 db.Cars 将是 IQueryable&lt;Car&gt; 类型,这一步非常不同。相反,它会将 lambda 表达式转换为表达式树:

    public static void Main()
    {
        var parameter = Expression.Parameter(typeof(Car), "c");
        var lambda = Expression.Lambda<Func<Car, Car>>(parameter, new ParameterExpression[] { parameter }));
        var query = db.Cars.Select<Car, Car>(lambda);
        foreach // ...
    }
    
  3. foreach 循环被转换为try/finally 块(两者相同):

    IEnumerator<Car> enumerator = null;
    try
    {
        enumerator = query.GetEnumerator();
        Car aCar;
        while (enumerator.MoveNext())
        {
            aCar = enumerator.Current;
            Console.WriteLine(aCar.Name);
        }
    }
    finally
    {
        if (enumerator != null)
            ((IDisposable)enumerator).Dispose();
    }
    
  4. 最后,这是按照预期的方式编译到 IL 中的。以下为IEnumerable&lt;Car&gt;

    // Put db.Cars on the stack
    L_0016: ldloc.0 
    L_0017: callvirt instance !0 DatabaseContext::get_Cars()
    
    
    // “if” starts here
    L_001c: ldsfld Func<Car, Car> Program::CachedAnonymousMethodDelegate1
    L_0021: brtrue.s L_0034
    L_0023: ldnull 
    L_0024: ldftn Car Program::lambda0(Car)
    L_002a: newobj instance void Func<Car, Car>::.ctor(object, native int)
    L_002f: stsfld Func<Car, Car> Program::CachedAnonymousMethodDelegate1
    
    
    // Put the delegate for “c => c” on the stack
    L_0034: ldsfld Func<Car, Car> Program::CachedAnonymousMethodDelegate1
    
    
    // Call to Enumerable.Select()
    L_0039: call IEnumerable<!!1> Enumerable::Select<Car, Car>(IEnumerable<!!0>, Func<!!0, !!1>)
    L_003e: stloc.1
    
    
    // “try” block starts here
    L_003f: ldloc.1 
    L_0040: callvirt instance IEnumerator<!0> IEnumerable<Car>::GetEnumerator()
    L_0045: stloc.3
    
    
    // “while” inside try block starts here
    L_0046: br.s L_005a
    L_0048: ldloc.3   // body of while starts here
    L_0049: callvirt instance !0 IEnumerator<Car>::get_Current()
    L_004e: stloc.2 
    L_004f: ldloc.2 
    L_0050: ldfld string Car::Name
    L_0055: call void Console::WriteLine(string)
    L_005a: ldloc.3   // while condition starts here
    L_005b: callvirt instance bool IEnumerator::MoveNext()
    L_0060: brtrue.s L_0048  // end of while
    L_0062: leave.s L_006e   // end of try
    
    
    // “finally” block starts here
    L_0064: ldloc.3 
    L_0065: brfalse.s L_006d
    L_0067: ldloc.3 
    L_0068: callvirt instance void IDisposable::Dispose()
    L_006d: endfinally 
    

    IQueryable&lt;Car&gt; 版本的编译代码也符合预期。这是与上述不同的重要部分(局部变量现在将具有不同的偏移量和名称,但我们忽略它):

    // typeof(Car)
    L_0021: ldtoken Car
    L_0026: call Type Type::GetTypeFromHandle(RuntimeTypeHandle)
    
    
    // Expression.Parameter(typeof(Car), "c")
    L_002b: ldstr "c"
    L_0030: call ParameterExpression Expression::Parameter(Type, string)
    L_0035: stloc.3 
    
    
    // Expression.Lambda(...)
    L_0036: ldloc.3 
    L_0037: ldc.i4.1           // var paramArray = new ParameterExpression[1]
    L_0038: newarr ParameterExpression
    L_003d: stloc.s paramArray
    L_003f: ldloc.s paramArray
    L_0041: ldc.i4.0                    // paramArray[0] = parameter;
    L_0042: ldloc.3 
    L_0043: stelem.ref 
    L_0044: ldloc.s paramArray
    L_0046: call Expression<!!0> Expression::Lambda<Func<Car, Car>>(Expression, ParameterExpression[])
    
    
    // var query = Queryable.Select(...);
    L_004b: call IQueryable<!!1> Queryable::Select<Car, Car>(IQueryable<!!0>, Expression<Func<!!0, !!1>>)
    L_0050: stloc.1 
    

【讨论】:

  • 很好的答案!我认为第 2 步是这里最重要的一步。为了完整起见,您能否添加有关 linq 不在进程中的信息(可能像 linq2sql)?
  • @Preet:不确定你的意思,但我添加了一个关于 LINQ to SQL 的注释。
  • @Preet:我现在添加了 LINQ-to-SQL 的完整编译。 :)
  • 很好的解释,但我认为您应该添加对 Select 的描述,其他 LINQ 是通过 foreach ... yield return 实现的,因此它不会将集合存储在内存中
  • @Andrey:我不明白。此帖子中的任何内容均未就内存中存储的内容和未存储的内容做出任何此类声明。这篇文章回答了这个问题,即查询表达式是如何编译到 IL 中的。
【解决方案2】:

您应该编译它并针对生成的可执行文件运行ildasm 以找出答案。

【讨论】:

  • 我已经这样做了,但我希望得到更全面和更详细的解释。 :)
  • 如果您想要更人性化的东西,请使用反射器。
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