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由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

更新时间:2022-09-13 08:16:15

  本节即将新接触的CIL操作符如下:

             br.s        IL_003c    无条件地将控制转移到目标指令(短格式)

             clt          从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 2 处的局部变量列表中

             ldloca.s   CS$5$0001 将位于特定索引处的局部变量的地址加载到计算堆栈上(短格式)

             leave.s    退出受保护的代码区域,无条件将控制转移到目标指令(缩写形式)
             constrained.   约束要对其进行虚方法调用的类型

             endfinally   将控制从异常块的 fault 或 finally 子句转移回公共语言结构 (CLI) 异常处理程序

        在C#中我们经常会遇到遍历数组、遍历List<>、遍历HashTable等情况,在本文中我们首先构造一个List<int>对象,然后通过For和Foreach来遍历它看看他们之间的CIL代码有什么区别和不同。

        首先我们贴出C#代码如下:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
//初始化一个List<int>
List<int> listInt = new List<int>();
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
listInt.Add(i
+ 1);
}
Console.WriteLine(
"--------------------------");
//第一种for遍历
for (int i = 0; i < listInt.Count; i++)
{
}

//第二种foreach遍历
foreach (int i in listInt)
{
}

}
}
由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

        其次我们来看CIL代码如下所示,因为CIL代码有点儿长,设置为隐藏有需要的可以点击查看:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率所有的CIL代码
        再次我们来分析这个CIL代码,他分为三大部分,第一部分为List的初始化,第二部分为For循环遍历List,第二部分为Foreach遍历循环,首先我们看for循环的CIL代码如下所示:
由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

//第一种for遍历
IL_0031: nop
//将整数值 0 作为 int32 推送到计算堆栈上
IL_0032: ldc.i4.0
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 1 处的局部变量列表中
IL_0033: stloc.1
//无条件地将控制转移到目标指令(短格式)。
IL_0034: br.s IL_003c
IL_0036: nop
///////////注意:这里就是循环内部需要处理的代码处,在本实例中无代码
IL_0037: nop
//将索引 1 处的局部变量加载到计算堆栈上
IL_0038: ldloc.1
//将整数值 1 作为 int32 推送到计算堆栈上
IL_0039: ldc.i4.1
//将两个值相加并将结果推送到计算堆栈上。
IL_003a: add
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 1 处的局部变量列表中
IL_003b: stloc.1
//将索引 1 处的局部变量加载到计算堆栈上
IL_003c: ldloc.1
//将索引 0 处的局部变量加载到计算堆栈上
IL_003d: ldloc.0
//调用系统函数获取List数量
IL_003e: callvirt instance int32 class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<int32>::get_Count()
//比较两个值。如果第一个值小于第二个值,则将整数值 1 (int32) 推送到计算堆栈上;反之,将 0 (int32) 推送到计算堆栈上。
IL_0043: clt
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 2 处的局部变量列表中
IL_0045: stloc.2
//将索引 2 处的局部变量加载到计算堆栈上
IL_0046: ldloc.2
//如果 value 为 true、非空或非零,则将控制转移到目标指令(短格式)。
IL_0047: brtrue.s IL_0036
由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率
        下面我们来看看Foreach方式的遍历的CIL代码如下:
由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

//第二种foreach遍历
IL_0049: nop
//将索引 0 处的局部变量加载到计算堆栈上。
IL_004a: ldloc.0
//调用List<int> listInt对象的GetEnumerator()方法
//任何集合类对象都有一个GetEnumerator()方法,该方法可以返回一个实现了 IEnumerator接口的对象,
//这个返回的IEnumerator对象既不是集合类对象,也不是集合的元素类对象,它是一个独立的类对象。
//通过这个对象,可以遍历访问集合类对象中的每一个元素对象 .
IL_004b: callvirt instance valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<!0> class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<int32>::GetEnumerator()
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 3 处的局部变量列表中
IL_0050: stloc.3
.
try
{
//无条件地将控制转移到目标指令(短格式)。
IL_0051: br.s IL_005d
//将位于特定索引处的局部变量的地址加载到计算堆栈上(短格式)。
IL_0053: ldloca.s CS$5$0001
//调用get_Current()函数返回一个Object类型。
IL_0055: call instance !0 valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>::get_Current()
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 1 处的局部变量列表中
IL_005a: stloc.1
IL_005b: nop
///////////注意:这里就是循环内部需要处理的代码处,在本实例中无代码
IL_005c: nop
//将位于特定索引处的局部变量的地址加载到计算堆栈上(短格式)。
IL_005d: ldloca.s CS$5$0001
//调用MoveNext()函数运行到下一个元素
IL_005f: call instance bool valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>::MoveNext()
//从计算堆栈的顶部弹出当前值并将其存储到索引 2 处的局部变量列表中
IL_0064: stloc.2
//将索引 2 处的局部变量加载到计算堆栈上
IL_0065: ldloc.2
//如果 value 为 true、非空或非零,则将控制转移到目标指令(短格式)。
IL_0066: brtrue.s IL_0053
//退出受保护的代码区域,无条件将控制转移到目标指令(缩写形式)。
IL_0068: leave.s IL_0079
}
// end .try
finally
{
//将位于特定索引处的局部变量的地址加载到计算堆栈上(短格式)。
IL_006a: ldloca.s CS$5$0001
//约束要对其进行虚方法调用的类型
IL_006c: constrained. valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>
//调用Dispose()将IEnumerator对象Dispose掉
IL_0072: callvirt instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()
IL_0077: nop
//将控制从异常块的 fault 或 finally 子句转移回公共语言结构 (CLI) 异常处理程序
IL_0078: endfinally
}
// end handler
由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

       从这里我们可以看出for方式的遍历是直接对元素集合本身的遍历,而foreach方式的遍历是对获取到元素集合的实现IEnumerator接口的对象,通过这个Current属性,调用MoveNext()函数对集合进行遍历的。

       下面我们来看看for和foreach对List对象的不同数据量级别的访问时间如下,首先我们看耗时测算代码如下:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率时间耗时测算代码

       首先List<int> listInt为100的耗时如下三图:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

       其次List<int> listInt为10000的耗时如下三图:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

       最后我们看看List<int> listInt为10000的耗时如下三图:

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

由浅入深CIL系列:6.For和Foreach的CIL结构组成以及运行效率

       结语:通过本篇文章的CIL我们知道了for和foreach在.NET环境的中间语言中是如何控制和循环的,另外也更加深入的了解for和foreach的区别。最后对于效率的比较可能和环境等有比较大的差异,大家可以不放可以自己建立一个控制台程序试试。




本文转自程兴亮博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/chengxingliang/archive/2011/07/07/2096281.html,如需转载请自行联系原作者