前言

Common Language Runtime（CLR）是一個很強大的運行時，它接收 Common Intermediate Language（CIL） 的輸入并最終產生機器代碼并執行。CIL 在 CLR 上相當于 ASM 匯編代碼的存在。

CLR 之上的語言 C#、F#、VB.NET 等語言的類型系統固然設計得不錯，但是有的時候我們需要一些操作繞過類型系統的檢查，或者有的時候語言本身并不能滿足我們的需求。

需要使用 CIL 的常見場景：

我們需要繞過類型系統，在類型系統上面 “開洞”。

我們需要優化程序的性能，直接使用 CIL 編程可以如同使用匯編一樣完全的控制程序的邏輯，對程序進行人肉優化。

直接利用 C#、F# 等語言編譯成的 CIL 有其獨特的模式，容易被反編譯軟件從 CIL 還原為源代碼，而如果直接采用 CIL 編程則很容易避開編譯器生成代碼的固有模式，使得代碼無需進行任何混淆即可讓所有反編譯器失效。

需要注意：CLR 的 JIT 部分優化依賴于 CIL 的特定模式，直接采用 CIL 進行編程而不利用 C# 等語言的編譯器生成特定模式的 CIL 可能導致優化失效，如向量化、模式匹配緩存和常數時間優化等，因此在直接使用 CIL 進行編程時最好對 CLR 的 JIT 有一定了解，以規避潛在的性能問題，JIT 的源代碼在 https://github.com/dotnet/runtime/tree/master/src/coreclr/src/jit。

準備工作

首先我們創建一個 .NET Standard 項目：

mkdir MyILProject cd MyILProject dotnet new classlib

然后創建?global.json?和?nuget.config?文件用于配置 SDK：

dotnet new global dotnet new nuget

將?global.json?的內容修改為如下，添加 IL SDK 來源：

{"msbuild-sdks": {"Microsoft.NET.Sdk.IL": "3.0.0-preview-27318-01"} }

然后打開?nuget.config，將內容修改如下，添加 .net core myget 源：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <configuration><packageSources><add key="dotnet-core" value="https://dotnet.myget.org/F/dotnet-core/api/v3/index.json" /></packageSources> </configuration>

之前創建的為 C# 類庫項目，但是我們此時需要的是 IL 類庫項目，因此將?MyILProject.csproj?文件重命名為?MyILProject.ilproj。

打開?MyILProject.ilproj?文件，引入 IL SDK，并添加一系列的屬性（如：輸出類型、優化選項、工具鏈等）：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.IL"><PropertyGroup><OutputType>Library</OutputType><TargetFramework>netstandard2.1</TargetFramework><DebugOptimization>IMPL</DebugOptimization><DebugOptimization Condition="'$(Configuration)' == 'Release'">OPT</DebugOptimization><MicrosoftNetCoreIlasmPackageVersion>3.0.0-preview-27318-01</MicrosoftNetCoreIlasmPackageVersion></PropertyGroup></Project>

至此，萬事俱備

第一個文件

我們刪除掉原有的 C# 代碼文件?Class1.cs，創建代碼文件?Class1.il，并添加以下 CIL 代碼并保存：

.assembly MyILProject {.ver 1:0:0:0 }.module MyILProject.dll.class public auto ansi sealed MyILProject.Class1extends [System]System.Object {.method public hidebysig static int32 Hello(int32) cil managed{.maxstack 4ldstr "Hello World!"call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)ldarg.0ret} }

以上代碼中，.assembly?標識了程序集名稱，.module?標識了模塊名稱，一般來說這兩個名字和項目名稱保持一致。

然后我們創建了一個?class?Class1，位于?MyILProject?這個?namespace?下，該?class?為?public sealed?的，且繼承自?System.Object。

最后我們添加了一個靜態方法?int Hello(int)，該方法調用?System.Console.WriteLine?輸出字符串?Hello world!，然后加載參數的值后返回該值。

測試代碼

我們在上級目錄創建一個測試項目試試：

cd .. mkdir Test cd Test dotnet new console dotnet add reference ../MyILProject

然后修改?Program.cs：

using System; using MyILProject;namespace Test {class Program{static void Main(string[] args){Console.WriteLine(Class1.Hello(25));}} }

運行

dotnet run

可以看到輸出為：

Hello world! 25

與我們所期望的一致。

然后我們試一下實例化?Class1：

var x = new Class1();

卻發現報錯：

Program.cs(10,28): error CS1729: 'Class1' does not contain a constructor that takes 0 arguments [...\Test.csproj]

這是因為，我們沒有為這個類創建構造方法，那么很簡單，我們只需要加一個構造方法即可，要注意構造方法特有的方法名為?.ctor：

.method public hidebysig specialname rtspecialname instance void .) cil managed {.maxstack 8ldarg.0call instance void [System.Private.CoreLib]System.Object::.ctor()nopret }

然后就可以成功調用了！

添加引用

你會發現一個問題，上述代碼雖然能正常運行，但是編譯的時候卻存在警告：

CopyClass.il(9): warning : Reference to undeclared extern assembly 'mscorlib'. Attempting autodetect [...\MyILProject.ilproj] Class.il(15): warning : Reference to undeclared extern assembly 'System.Console'. Attempting autodetect [...\MyILProject.ilproj] Class.il(26): warning : Reference to undeclared extern assembly 'System.Private.CoreLib'. Attempting autodetect [...\MyILProject.ilproj]

這是因為我們并沒有聲明我們引入的庫?mscorlib，System.Console?和?System.Provate.CoreLib，所幸的是，因為這些是 .NET Core SDK 中自帶的庫因此編譯器可以自動查找并補上引用，所以沒有報錯，否則運行的時候會拋出異常：?System.IO.FileNotFoundException: Could not load file or assembly xxxxx

如果想消除這些警告，我們可以創建一個頭文件引用這些庫，然后在 CIL 代碼文件的頭部?#include?頭文件，示例如下：

在?MyILProject?中新建?include?文件夾，創建一個 include.h：

.assembly extern System.Runtime {.publickeytoken = ( B0 3F 5F 7F 11 D5 0A 3A ).ver 4:0:0:0 }.assembly extern System.Console {.publickeytoken = ( B0 3F 5F 7F 11 D5 0A 3A ).ver 4:0:0:0 }.assembly extern System.Private.CoreLib {.publickeytoken = ( B0 3F 5F 7F 11 D5 0A 3A ).ver 4:0:0:0 }

然后在?Class1.il?頭部加一行?#include "include.h"?包含該文件。

最后修改?MyILProject.ilproj，將?include?文件夾加入?INCLUDE?查找目錄（-INCLUDE=...）：

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk.IL"><PropertyGroup><OutputType>Library</OutputType><TargetFramework>netstandard2.1</TargetFramework><DebugOptimization>IMPL</DebugOptimization><DebugOptimization Condition="'$(Configuration)' == 'Release'">OPT</DebugOptimization><MicrosoftNetCoreIlasmPackageVersion>3.0.0-preview-27318-01</MicrosoftNetCoreIlasmPackageVersion><IlasmFlags>$(IlasmFlags) -INCLUDE=include</IlasmFlags></PropertyGroup></Project>

這次我們再次嘗試編譯，就不會報錯了。

CLI

上面的內容只簡單的使用了一些 CIL 語法，然而 CIL 也是非常強大的，包含有很多內容，具體可以參考 Common Language Infrastructure（CLI），這部分的內容包含在標準 ECMA-355 中，截至本文發布，最新的 CLI 標準版本是 2012 年發布的第六版。

ECMA-355：https://www.ecma-international.org/publications/standards/Ecma-335.htm ，歡迎各位讀者前去閱讀。

應用案例

.NET BCL 中提供了一個特殊的庫：System.Runtime.CompilerServices.Unsafe，這個庫允許你無視 C# 的類型系統進行各種類型轉換等的騷操作，這是你用 C# 無論如何都不可能寫出來的，官方也知道這一點，因此該庫完全是直接使用 CIL 編寫的，源代碼可參考：https://github.com/dotnet/runtime/blob/master/src/libraries/System.Runtime.CompilerServices.Unsafe/src/System.Runtime.CompilerServices.Unsafe.il

總結

以上是生活随笔為你收集整理的直接使用汇编编写 .NET Standard 库的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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