一、IL与汇编语言

IL是微软.NET平台上衍生出的一门中间语言，.NET平台上的各种高级语言(如C#，VB，F#)的编译器会将各自的代码转化为IL。，其中包含了.NET平台上的各种元素，如“范型”，“类”、、“接口”、“模块”、“属性”等等。值得注意的是，各种高级语言本身可能根本没有这些“概念”在里头，如IronScheme是一个在.NET平台上的Scheme语言实现，其中根本没有前面提到的这些IL——亦或说是.NET平台上的名词。IL本身并不知道自己是由哪种高级语言转化而来的，哪种语言中有哪些特性，IL也根本不会关心。

各种语言的编译器将：高级语言=> IL。

汇编是让CPU直接使用的“语言”，请注意“直接”二字：一条汇编指令便是让CPU作一件事情(如寄存器的复制，从内存中读取数据等等)，毫无二义。不同族CPU拥有不同的指令集，但是它们都有一样的特征：指令的数量相对较少，每个指令功能都简单之至。

由于CPU只认识汇编代码(机器码和汇编其实也是一一对应的，您可以这样理解：汇编是机器码的文字表现形式，提供了一些方便人们记忆的“助记符”)，因此就算是IL也需要再次进行转化，才能被CPU执行。这次转化便由“JIT Compiler”(即时编译器)完成。CLR加载了IL之后，当每个方法——请注意这是IL中的概念——第一次被执行时，就会使用JIT将IL代码进行编译为机器码。与IL不同的是，CLR，JIT都是真正了解CPU的，对于同样的IL，JIT会把它为不同的CPU架构(如x86/IA64等等)生成不同的机器码。这也是Java/.NET中“Compile Once，Run Everywhere”这一口号的技术基础：它们为不同的CPU架构提供了不同的“IL转化器”，仅此而已。与高级语言到IL的转化类似，CPU也完全不知道自己在执行的指令是从哪里来的，可能是JIT从IL转化而来，可能是JVM从Java Bytecode转化而来，也有可能是C语言编译得来，也有可能是由MIT/GNU Scheme解释而来。

这就是.NET平台上的高级语言在机器上运行的第二次转化：IL =>汇编(机器码)。

因此，IL和汇编的区别是显著的。IL拥有各种高级特性，它知道什么是范型，什么是类和方法(以及它们的“名称”)，什么是继承，什么是字符串，布尔值，什么是User对象。而CPU只知道寄存器，地址，内存，01010101。与汇编相比，IL简直太高级了，几乎完全是一个高级语言，比C语言还要高级。因此，您会看到.NET Reflector几乎可以把IL代码“一五一十”地反编译为可读性良好的C#代码，包括类，属性，方法等等；而从汇编只能勉勉强强地反编译为C语言——而且其中的“方法名”等信息已经完全不可恢复了，更别说“模块”等高级抽象的内容。您想要把汇编反编译成C#代码？相信在将来这是可行的，不过现在这还是天方夜谭。

二、IL并不是万能的，CLR还有很多内容IL都无法看到

示例一：探究泛型在某些情况下的性能问题

namespace TestConsole

{

public class MyArrayList

{

public MyArrayList(int length)

{

this.m_items = new object[length];

}

private object[] m_items;

public object this[int index]

{

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

get

{

return this.m_items[index];

}

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

set

{

this.m_items[index] = value;

}

}

}

public class MyList

{

public MyList(int length)

{

this.m_items = new T[length];

}

private T[] m_items;

public T this[int index]

{

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

get

{

return this.m_items[index];

}

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]

set

{

this.m_items[index] = value;

}

}

}

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

MyArrayList arrayList = new MyArrayList(1);

arrayList[0] = arrayList[0] ?? new object();

MyList list = new MyList(1);

list[0] = list[0] ?? new object();

Console.WriteLine("Here comes the testing code.");

var a = arrayList[0];

var b = list[0];

Console.ReadLine();

}

}

}

示例目的是证明“.NET中，就算在使用Object作为泛型类型的时候，也不会比直接使用Object类型性能差”。类MyList泛型容器，类MyArrayList直接使用Object类型的容器。在Main方法中将对MyList和MyArrayList的下标索引进行访问。至此，便出现了一些疑问，为泛型容器使用Object类型，是否比直接使用Object类型性能要差？看MyArrayList.get_Item和MyList.get_Item两个方法的IL代码get操作：

// MyArrayList的get_Item方法

.method public hidebysig specialname instance object get_Item(int32 index) cil managed noinlining

{

.maxstack 8

L_0000: ldarg.0

L_0001: ldfld object[] TestConsole.MyArrayList::m_items

L_0006: ldarg.1

L_0007: ldelem.ref

L_0008: ret

}

// MyList的get_Item方法

.method public hidebysig specialname instance !T get_Item(int32 index) cil managed noinlining

{

.maxstack 8

L_0000: ldarg.0

L_0001: ldfld !0[] TestConsole.MyList`1::m_items

L_0006: ldarg.1

L_0007: ldelem.any !T

L_000c: ret

}

这两个方法的区别只在于红色的两句。我们“默认”ldfld指令的功能在两段代码中产生的效果完全相同(毕竟是相同的指令嘛)，但是您觉得ldelem.ref指令和ldelem.any两条指令的效果如何，它们是一样的吗？我们通过查阅一些资料可以了解到说，ldelem.any的作用是加载一个泛型向量或数组中的元素。不过它的性能如何？您能得出结果说，它就和ldelem.ref指令一样吗？

除非您了解到JIT对待这两个指令的具体方式，否则您是无法得出其中性能高低的。因为IL还是过于高级，您看到了一条IL指令，您可以知道它的作用，但是您还是不知道它最终造成了何种结果。您还是无法证明“Object泛型集合的性能不会低于直接存放Object的非泛型集合”。因此，比较MyArrayList.get_Item方法和MyList.get_Item方法的汇编代码，最后得出结果是“毫无二致”。由于汇编代码和机器代码一一对应，因此观察汇编代码就可以完全了解CPU是如何执行这两个方法的。汇编代码一模一样，就意味着CPU对待这两个方法的方式一模一样，它们的性能怎么会有不同呢？

结论：.NET的Object泛型容器的性能不会低于直接使用Object的容器，因为CLR在处理Object泛型的时候，会生成与直接使用Object类型时一模一样的类型，因此性能是不会降低的。但是您是通过学习IL可以了解这些吗？显然不是，如果您只是学习了IL，最终还是要“听别人说”才能知道这些，而即使您不学IL，在“听别人说”了之后您也了解了这些——同时也不会因为不了解IL而变得“易忘”等等。

同样道理，IL的call指令和callvirt指令的区别是什么呢？“别人会告诉你”call指令直接就去调用了那个方法，而callvirt还需要去虚方法表里去“寻找”那个真正的方法；“别人可能还会告诉你”，查找虚方法是靠方法表地址加偏移量；《Essential .NET》还会将方法表的实现结构告诉给你，而这些都是IL不会告诉您的。您就算了解再多IL，也不如“别人告诉你”的这些来得重要。您要了解“别人告诉你”的东西，也不需要了解多少IL。

示例二：只有经过调用的方法才能获得其汇编代码吗？

许多资料都告诉我们，在一个方法被第一次调用之前，它是不会被JIT的。也就是说，直到第一次调用时它才会被转化为机器码。不过，这个真是这样吗？我们还是准备一段简单的C#代码：