是否可以在堆栈上间接加载值类型

Question

在 Microsoft IL 中，要调用值类型上的方法，您需要间接引用。假设我们有一个名为“il”的 ILGenerator，并且当前堆栈顶部有一个 Nullable，如果我们想检查它是否有值，那么我们可以发出以下内容：

var local = il.DeclareLocal(typeof(Nullable<int>));
il.Emit(OpCodes.Stloc, local);
il.Emit(OpCodes.Ldloca, local);
var method = typeof(Nullable<int>).GetMethod("get_HasValue");
il.EmitCall(OpCodes.Call, method, null);

不过，最好跳过将其保存为局部变量，而只需在堆栈上已有变量的地址上调用该方法，如下所示：

il.Emit(/* not sure */);
var method = typeof(Nullable<int>).GetMethod("get_HasValue");
il.EmitCall(OpCodes.Call, method, null);

ldind 系列指令看起来很有希望（特别是 ldind_ref），但我找不到足够的文档来知道这是否会导致值装箱，我怀疑可能会导致该值装箱。

我查看了 C# 编译器的输出，但它使用局部变量来实现这一点，这让我相信第一种方法可能是唯一的方法。有人有更好的想法吗？

**** 编辑：补充笔记 ****

尝试直接调用该方法（如以下程序中注释掉的行所示）不起作用（错误将是“操作可能会破坏运行时的稳定性”）。取消注释这些行，您将看到它确实按预期工作，返回“True”。

var m = new DynamicMethod("M", typeof(bool), Type.EmptyTypes);
var il = m.GetILGenerator();
var ctor = typeof(Nullable<int>).GetConstructor(new[] { typeof(int) });
il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_6);
il.Emit(OpCodes.Newobj, ctor);
//var local = il.DeclareLocal(typeof(Nullable<int>));
//il.Emit(OpCodes.Stloc, local);
//il.Emit(OpCodes.Ldloca, local);
var getValue = typeof(Nullable<int>).GetMethod("get_HasValue");
il.Emit(OpCodes.Call, getValue);
il.Emit(OpCodes.Ret);
Console.WriteLine(m.Invoke(null, null));

因此，您不能简单地使用堆栈上的值调用该方法，因为它是值类型（尽管如果它是引用类型，则可以）。

我想要实现的（或知道是否可能）是替换显示注释掉的三行，但保持程序正常运行，而不使用临时本地。

Answer 1

如果变量已经在堆栈中，您可以继续并发出方法调用。

看来构造函数并没有以类型化的形式将变量压入堆栈。深入研究一下 IL 后，发现在构造变量后有两种使用该变量的方法。

您可以在调用构造函数之前加载将存储引用到计算堆栈的变量，然后在调用构造函数之后再次加载该变量，如下所示：

DynamicMethod method = new DynamicMethod("M", typeof(bool), Type.EmptyTypes);
ILGenerator il = method.GetILGenerator();
Type nullable = typeof(Nullable<int>);
ConstructorInfo ctor = nullable.GetConstructor(new Type[] { typeof(int) });
MethodInfo getValue = nullable.GetProperty("HasValue").GetGetMethod();
LocalBuilder value = il.DeclareLocal(nullable);         

// load the variable to assign the value from the ctor to
il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, value);
// load constructor args
il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_6);
il.Emit(OpCodes.Call, ctor);
il.Emit(OpCodes.Ldloca_S, value);

il.Emit(OpCodes.Call, getValue);
il.Emit(OpCodes.Ret);
Console.WriteLine(method.Invoke(null, null));

另一种选择是按照您展示的方式进行。我能看到的唯一原因是 ctor 方法返回 void，因此它们不会像其他方法一样将其值放在堆栈上。如果新对象不在堆栈上，您可以调用 Setloc，这看起来确实很奇怪。

Answer 2

在查看了更多选项并进一步考虑之后，我认为您认为无法完成的假设是正确的。如果检查 MSIL 指令的堆栈行为，您会发现没有操作将其操作数留在堆栈上。由于这将是“获取堆栈条目地址”操作的要求，因此我相当有信心它不存在。

这样您就可以使用 dup+box 或 stloc+ldloca。正如您所指出的，后者可能更有效。

@格雷格：许多指令留下了他们的 结果 在堆栈上，但没有指令留下任何 操作数 在堆栈上，这是“获取堆栈元素地址”指令所必需的。

Answer 3

我想到了！幸运的是我正在阅读有关 unbox 操作码并注意到它推动了 地址 的值。 unbox.any 推动实际值。因此，为了调用值类型上的方法而不必将其存储在局部变量中然后加载其地址，您可以简单地 box 其次是 unbox. 。使用你的最后一个例子：

var m = new DynamicMethod("M", typeof(bool), Type.EmptyTypes);
var il = m.GetILGenerator();
var ctor = typeof(Nullable<int>).GetConstructor(new[] { typeof(int) });
il.Emit(OpCodes.Ldc_I4_6);
il.Emit(OpCodes.Newobj, ctor);
il.Emit(OpCodes.Box, typeof(Nullable<int>)); // box followed by unbox
il.Emit(OpCodes.Unbox, typeof(Nullable<int>));
var getValue = typeof(Nullable<int>).GetMethod("get_HasValue");
il.Emit(OpCodes.Call, getValue);
il.Emit(OpCodes.Ret);
Console.WriteLine(m.Invoke(null, null));

这样做的缺点是装箱会导致装箱对象的内存分配，因此它比使用局部变量（已经分配）要慢一些。但是，它使您不必确定、声明和引用所需的所有局部变量。

Answer 4

刚刚写了一个类来满足OP的要求......这是 C# 编译器生成的 IL 代码：

  IL_0008:  ldarg.0
  IL_0009:  ldarg.1
  IL_000a:  newobj     instance void valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>::.ctor(!0)
  IL_000f:  stfld      valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32> ConsoleApplication3.Temptress::_X
  IL_0014:  nop
  IL_0015:  ret