为什么 IL.Emit 方法要添加额外的 nop 指令？答案

【问题标题】：Why is IL.Emit method adding additional nop instructions?为什么 IL.Emit 方法要添加额外的 nop 指令？
【发布时间】：2018-09-16 00:28:35
【问题描述】：

我的这段代码会发出一些 IL 指令，这些指令在 null 对象上调用 string.IndexOf：

MethodBuilder methodBuilder = typeBuilder.DefineMethod(
                                             "Foo",
                                             MethodAttributes.Public,
                                             typeof(void), Array.Empty<Type>());
var methodInfo = typeof(string).GetMethod("IndexOf", new[] {typeof(char)});
ILGenerator ilGenerator = methodBuilder.GetILGenerator();

ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldnull);
ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldc_I4_S, 120);
ilGenerator.Emit(OpCodes.Call, methodInfo);
ilGenerator.Emit(OpCodes.Ret);

这是生成的IL 代码：

.method public instance int32  Foo() cil managed
{
  // Code size       12 (0xc)
  .maxstack  2
  IL_0000:  ldnull
  IL_0001:  ldc.i4.s   120
  IL_0003:  nop
  IL_0004:  nop
  IL_0005:  nop
  IL_0006:  call       instance int32 [mscorlib]System.String::IndexOf(char)
  IL_000b:  ret
} // end of method MyDynamicType::Foo

如您所见，call 指令之前有三个 nop 指令。

首先我想到的是 Debug/Release 构建，但这不是编译器生成的代码，我正在发出原始 IL 代码并希望看到它的原样。

所以我的问题是为什么我没有发出任何 nop 指令？

【问题讨论】：

您的问题可能与"Why does generated IL code start with a Nop?"重复吗？
很高兴有 3 个额外的点来断点你的代码：P 但它很奇怪
@Arend 我不这么认为，因为那里没有使用 emit，编译器添加了 nop 指令以启用调试。您只能在指令上设置断点，但想象在方法的开头设置断点，您可以在第一个大括号上设置断点，因为大括号不包含在生成的 IL 中，编译器会发出 nop 指令，允许您在那里设置断点。
除了出色的答案之外，我想说不要太担心 nops 偶尔会出现。无论如何，它们都会被 JIT 忽略。

标签： c# cil reflection.emit ilgenerator

【解决方案1】：

ILGenerator 不是很高级，如果你使用Emit(OpCode, Int32) 重载它会将整个int32 放入指令流中，无论操作码是否为Ldc_I4（实际上需要4 个字节的立即数）或Ldc_I4_S（没有）。

所以一定要使用正确的重载：

ilGenerator.Emit(OpCodes.Ldc_I4_S, (byte)120);

文档中的lemmas for the opcodes 指定Emit 的哪个重载是正确的使用。

在 reference source、Emit 和 int 参数中这样做：

public virtual void Emit(OpCode opcode, int arg) 
{
    // Puts opcode onto the stream of instructions followed by arg
    EnsureCapacity(7);
    InternalEmit(opcode);
    PutInteger4(arg);
}

PutInteger4 将四个字节写入构建 IL 的字节数组。

Emit 的文档说额外的字节将是Nop 指令，但前提是它们实际上为零。如果传递的值“更错误”（高字节不为零），那么效果可能会更糟，从无效的操作码到微妙地破坏结果的操作。

【讨论】：

不错的收获！我已经通过转换为字节重新编译，确实 nop 指令消失了。

【解决方案2】：

IlGenerator.Emit 的documentation 提到了这一点：

备注如果操作码参数需要参数，调用者必须确保参数长度与声明的长度相匹配范围。否则，结果将不可预测。例如，如果 Emit 指令需要一个 2 字节的操作数，调用者提供一个 4 字节的操作数，运行时将向指令流。这些额外的字节将是 Nop 指令。

指令值在 OpCodes 中定义。

文档中提到了您的指示

Ldc_I4_S
将提供的 int8 值作为 int32 短格式推送到评估堆栈。

这三个额外的 nop 似乎来自 int8 而不是 int32。

【讨论】：