为什么 C# 编译器为 GetType() 方法调用发出 callvirt 指令？

Question

我很想知道为什么会发生这种情况。 请阅读下面的代码示例以及每个部分下面的注释中发出的相应 IL：

using System;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Object o = new Object();
        o.GetType();

        // L_0001: newobj instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
        // L_0006: stloc.0 
        // L_0007: ldloc.0 
        // L_0008: callvirt instance class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Object::GetType()

        new Object().GetType();

        // L_000e: newobj instance void [mscorlib]System.Object::.ctor()
        // L_0013: call instance class [mscorlib]System.Type [mscorlib]System.Object::GetType()
    }
}

为什么编译器为第一部分发出

callvirt

，而为第二部分发出

call

？ 编译器是否有任何理由会为非虚拟方法发出

callvirt

指令？ 如果在某些情况下编译器会为非虚拟方法发出

callvirt

这是否会造成类型安全问题？

Answer 1

请参阅 Eric Gunnerson 的 this 旧博客文章。

帖子正文如下：

为什么C#总是使用callvirt？

这个问题是在内部 C# 别名上提出的，我认为答案会引起普遍关注。假设答案是正确的 - 已经有一段时间了。

.NET IL 语言提供了 call 和 callvirt 指令，其中 callvirt 用于调用虚函数。但是，如果您查看 C# 生成的代码，您会发现即使在不涉及虚函数的情况下，它也会生成“callvirt”。为什么要这样做？

我回顾了我的语言设计笔记，它们非常清楚地表明我们决定在 1999 年 12 月 13 日使用 callvirt。不幸的是，他们没有理解我们这样做的理由，所以我将不得不从我的记忆中回忆起。

我们收到了某人（可能是使用 C# 的 .NET 小组之一（当时还没有命名为 C#））的报告，他编写了在空指针上调用方法的代码，但他们没有这样做得到一个异常，因为该方法没有访问任何字段（即“this”为空，但该方法中没有任何内容使用它）。然后该方法调用了另一个方法，该方法确实使用了 this 点并引发了异常，随后出现了一些令人头疼的情况。他们弄清楚后，给我们发了一张纸条。

我们认为能够在 null 实例上调用方法有点奇怪。 Peter Golde 做了一些测试，看看始终使用 callvirt 对性能的影响是什么，影响很小，因此我们决定进行更改。

Answer 2

谨慎行事。

从技术上讲，C# 编译器并不总是使用

callvirt

对于静态方法和值类型上定义的方法，它使用

call

。大多数是通过

callvirt

IL 指令提供的。

两者之间投票的区别在于，

call

假设“用于进行调用的对象”不为空。另一方面，

callvirt

检查是否不为 null，并在需要时抛出 NullReferenceException。

• 对于静态方法，对象是类型对象，不能为 null。值类型也是如此。因此

  call

  用于它们 - 更好的性能。
• 对于其他语言，语言设计者决定使用

  callvirt

  ，以便 JIT 编译器验证用于进行调用的对象不为空。即使对于非虚拟实例方法......他们也更看重安全性而不是性能。

另请参阅：Jeff Richter 在这方面做得更好 - 在 CLR 中通过 C# 第二版的“设计类型”章节

Answer 3

作为一个（也许-）有趣的旁白......

GetType()

的不寻常之处在于它不是

virtual

- 这会导致一些非常非常奇怪的事情。

（标记为维基，因为它与实际问题有些偏离主题）

Answer 4

编译器不知道第一个表达式中

o

的真实类型，但它确实知道第二个表达式中的真实类型。看起来它一次只看一个语句。

这很好，因为 C# 很大程度上依赖于 JIT 进行优化。在如此简单的情况下，两个调用很可能都会在运行时变成实例调用。

我不相信非虚拟方法会发出

callvirt

，但即使是这样，也没有问题，因为该方法永远不会被覆盖（出于明显的原因）。

Answer 5

我大胆猜测，这是因为第一个分配给一个变量，该变量可能包含另一种类型的向下转型实例，该实例可以覆盖

GetType

（尽管我们可以看到它没有）；第二个永远只能是

Object

。