Введение в MSIL - Часть 2: Использование локальных переменных — Архив WASM.RU

В этой части я расскажу об использовании локальных переменных. Без них программы были бы не слишком интересны. Чтобы объяснить, как использовать переменные, давайте напишем простую программу для сложения чисел.

Внутри метода локальные переменные задаются с помощью директивы .locals.

Код (Text):

1.  
2. .locals init (int32 first,
3.               int32 second,
4.               int32 result)

Это утверждение декларирует, что у данного метода есть три локальные переменные. В этом случае они все оказались одного типа - int32, что является синонимом типа System.Int32. init задаёт, что переменные должны быть инициализированы значением по умолчанию данного типа. Также возможно опускать имена переменных, и в этом случае вы сможете обращаться к ним по их индексу (начиная с нуля). Разумеется, использование имён существенно повышает читабельность.

Прежде чем мы продолжим, я хочу убедиться, что вы понимаете, как используется стек в MSIL. Когда вы хотите передать требуемые значения инструкции, их нужно поместить в стек. Чтобы прочитать эти значения, инструкция берёт их из стека. Похожим образом, при вызове метода вам нужно поместить в стек ссылку на объект (если нужно), а за ней - аргументы. В процессе вызова метода все аргументы вместе с ссылкой на объект будут взяты из стека. Для помещения значения в стек используется инструкция ldloc, используемую с переменной, содержащей значение. Для того, чтобы взять значение из стека, используется инструкция stloc, которой указывается переменная, куда сохраняется значение. Также держите в уме, что значения (с учётом их типа) сохраняются прямо в стек, а объекты - нет, так как CLI этого не позволяет. Вместо этого в стек помещаются ссылки на них. Это похоже на C++-объект, находящийся в "куче", с указателем на него в стеке. Никогда не забывайте о стеке, читая эту серию статей. Это поможет вам понять, почему значения постоянно помещаются и берутся из него.

Следующим шагом будет получение чисел от пользователя.

Код (Text):

1.  
2. ldstr "First number: "
3. call void [mscorlib]System.Console::Write(string)
4. call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
5. call int32 [mscorlib]System.Int32::Parse(string)
6. stloc first

Как я упомянул в первой части, инструкция ldstr помещает строку в стек и, а инструкция call вызывает метод Write, беря свои аргументы из стека. Затем вызывается метод ReadLine, возвращающий строку, которая помещается в стек, и, поскольку она уже там, нам остаётся просто вызвать метод Int32::Parse, берущий строку из стека и помещающий в него соответствующий in32-эквиваент. Обратите внимание, что для простоты я опустил всё, что связано с обработкой ошибок. Затем инструкция stloc достаёт значение из стека и сохраняет его в локальную переменную 'first'. Получение следующего числа происходит примерно также, не считая, что значение сохраняется в переменной 'second'.

Теперь, прочитав два числа из стандартного потока ввода, настало время, чтобы их сложить. Для этого можно использовать инструкцию add.

Код (Text):

1.  
2. ldloc first
3. ldloc second
4. add
5. stloc result

Она берёт два числа из стека и считает сумму. Чтобы поместить оба числа в стек, мы используем ldloc. После выполнения инструкции add полученный результат помещается в стек и программа сохраняет его в переменную 'result', используя stloc.

Последний шаг - это отобразить результат пользователю.

Код (Text):

1.  
2. ldstr "{0} + {1} = {2}"
3.  
4. ldloc first
5. box int32
6.  
7. ldloc second
8. box int32
9.  
10. ldloc result
11. box int32
12.  
13. call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, object, object, object)

Мы использовали перегруженный вариант WriteLine, принимающую форматирующую строку и три объекта. Каждый аргумент должен быть помещён в стек один за другим. Так как числа имеют тип int32, нам нужно сделать из них объекты, иначе получится несовпадение с сигнатурой метода.

Инструкция ldloc помещает каждый аргумент в стек. Затем для каждого аргумента int32 используется инструкция box. Она достаёт значение из стека, делает на его основе объект и помещает обратно в стек ссылку на него.

Вот полная программа.

Код (Text):

1.  
2. .method static void main()
3. {
4.     .entrypoint
5.     .maxstack 4
6.    
7.     .locals init (int32 first,
8.                   int32 second,
9.                   int32 result)
10.  
11.     ldstr "First number: "
12.     call void [mscorlib]System.Console::Write(string)
13.     call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
14.     call int32 [mscorlib]System.Int32::Parse(string)
15.     stloc first
16.    
17.     ldstr "Second number: "
18.     call void [mscorlib]System.Console::Write(string)
19.     call string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
20.     call int32 [mscorlib]System.Int32::Parse(string)
21.     stloc second
22.  
23.     ldloc first
24.     ldloc second
25.     add
26.     stloc result
27.  
28.     ldstr "{0} + {1} = {2}"
29.    
30.     ldloc first
31.     box int32
32.    
33.     ldloc second
34.     box int32
35.    
36.     ldloc result
37.     box int32
38.    
39.     call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, object, object, object)    
40.  
41.     ret
42. }

Последнее в этом примере, на что вам стоит обратить своё внимание, это то, что в методе указано максимальное количество используемых стек-слотов равное 4, что было сделано с учётом метода WriteLine, вызываемого в конце программы, которому требуется передать именно это количество аргументов. © Кенни Керр, пер. Aquila