C# JIT 优化器中可能存在错误？

Question

使用 SQLHelper 类来自动执行存储过程调用，其方式类似于 XmlRpc.Net 库，当运行从 IL 代码手动生成的方法时，我遇到了一个非常奇怪的问题。

我已将其范围缩小到一个简单的生成方法（可能它可以进一步简化）。我创建一个新的程序集和类型，包含两个要符合的方法。

public interface iTestDecimal
{
    void TestOk(ref decimal value);
    void TestWrong(ref decimal value);
}

测试方法只是将十进制参数加载到堆栈中，将其装箱，检查它是否为 NULL，如果不是，则将其拆箱。

TestOk() 方法的生成如下：

static void BuildMethodOk(TypeBuilder tb)
{
    /* Create a method builder */
    MethodBuilder mthdBldr = tb.DefineMethod( "TestOk", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Virtual,
      typeof(void), new Type[] {typeof(decimal).MakeByRefType() });

    ParameterBuilder paramBldr = mthdBldr.DefineParameter(1,  ParameterAttributes.In | ParameterAttributes.Out, "value");
    // generate IL
    ILGenerator ilgen = mthdBldr.GetILGenerator();

    /* Load argument to stack, and box the decimal value */
    ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg, 1);

    ilgen.Emit(OpCodes.Dup);
    ilgen.Emit(OpCodes.Ldobj, typeof(decimal));
    ilgen.Emit(OpCodes.Box, typeof(decimal));

    /* Some things were done in here, invoking other method, etc */
    /* At the top of the stack we should have a boxed T or null */

    /* Copy reference values out */

    /* Skip unboxing if value in the stack is null */
    Label valIsNotNull = ilgen.DefineLabel();
    ilgen.Emit(OpCodes.Dup);

    /* This block works */
    ilgen.Emit(OpCodes.Brtrue, valIsNotNull);
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
    /* End block */

    ilgen.MarkLabel(valIsNotNull);
    ilgen.Emit(OpCodes.Unbox_Any, typeof(decimal));

    /* Just clean the stack */
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
}

TestWrong() 的构建几乎相同：

static void BuildMethodWrong(TypeBuilder tb)
{
    /* Create a method builder */
    MethodBuilder mthdBldr = tb.DefineMethod("TestWrong", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Virtual,
    typeof(void), new Type[] { typeof(decimal).MakeByRefType() });

    ParameterBuilder paramBldr = mthdBldr.DefineParameter(1,  ParameterAttributes.In | ParameterAttributes.Out, "value");

    // generate IL
    ILGenerator ilgen = mthdBldr.GetILGenerator();

    /* Load argument to stack, and box the decimal value */
    ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg, 1);
    ilgen.Emit(OpCodes.Dup);
    ilgen.Emit(OpCodes.Ldobj, typeof(decimal));
    ilgen.Emit(OpCodes.Box, typeof(decimal));

    /* Some things were done in here, invoking other method, etc */
    /* At the top of the stack we should have a boxed decimal or null */

    /* Copy reference values out */

    /* Skip unboxing if value in the stack is null */
    Label valIsNull = ilgen.DefineLabel();
    ilgen.Emit(OpCodes.Dup);

    /* This block fails */
    ilgen.Emit(OpCodes.Brfalse, valIsNull);
    /* End block */

    ilgen.Emit(OpCodes.Unbox_Any, typeof(decimal));
    ilgen.MarkLabel(valIsNull);

    /* Just clean the stack */
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Pop);
    ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
}

唯一的区别是我使用 BrFalse 而不是 BrTrue 来检查是否堆栈中的值为空。

现在，运行以下代码：

iTestDecimal testiface = (iTestDecimal)SimpleCodeGen.Create();

decimal dectest = 1;
testiface.TestOk(ref dectest);
Console.WriteLine(" Dectest: " + dectest.ToString());

SimpleCodeGen.Create() 正在创建一个新的程序集和类型，并调用上面的 BuildMethodXX 来生成 TestOk 和 TestWrong 的代码。 这按预期工作：不执行任何操作，dectest 的值不会更改。然而，运行：

iTestDecimal testiface = (iTestDecimal)SimpleCodeGen.Create();

decimal dectest = 1;
testiface.TestWrong(ref dectest);
Console.WriteLine(" Dectest: " + dectest.ToString());

dectest的值被损坏（有时它得到一个很大的值，有时它说“无效的十进制值”，...），并且程序崩溃。

这可能是 JIT 中的错误，还是我做错了什么？

一些提示：

• 在调试器中，仅当禁用“抑制 JIT 优化”时才会发生。如果启用“抑制 JIT 优化”，则它会起作用。这让我觉得问题一定出在JIT优化的代码上。
• 在 Mono 2.4.6 上运行相同的测试，它按预期工作，因此这是 Microsoft .NET 特有的东西。
• 使用日期时间或小数类型时会出现问题。显然，它适用于 int 或引用类型（对于引用类型，生成的代码不相同，但我忽略了这种情况，因为它有效）。
• 我认为很久以前报道的此链接可能是相关的。
• 我尝试过 .NET Framework v2.0、v3.0、v3.5 和 v4，行为完全相同。

我省略了其余代码，创建程序集和类型。如果您想要完整的代码，请问我。

非常感谢！

编辑：我包括其余的程序集和类型创建代码，以完成：

class SimpleCodeGen
{
    public static object Create()
    {
        Type proxyType;

        Guid guid = Guid.NewGuid();
        string assemblyName = "TestType" + guid.ToString();
        string moduleName = "TestType" + guid.ToString() + ".dll";
        string typeName = "TestType" + guid.ToString();

        /* Build the new type */
        AssemblyBuilder assBldr = BuildAssembly(typeof(iTestDecimal), assemblyName, moduleName, typeName);
        proxyType = assBldr.GetType(typeName);
        /* Create an instance */
        return Activator.CreateInstance(proxyType);
    }

    static AssemblyBuilder BuildAssembly(Type itf, string assemblyName, string moduleName, string typeName)
    {
        /* Create a new type */
        AssemblyName assName = new AssemblyName();
        assName.Name = assemblyName;
        assName.Version = itf.Assembly.GetName().Version;
        AssemblyBuilder assBldr = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(assName, AssemblyBuilderAccess.RunAndSave);
        ModuleBuilder modBldr = assBldr.DefineDynamicModule(assName.Name, moduleName);
        TypeBuilder typeBldr = modBldr.DefineType(typeName,
          TypeAttributes.Class | TypeAttributes.Sealed | TypeAttributes.Public, 
          typeof(object), new Type[] { itf });

        BuildConstructor(typeBldr, typeof(object));
        BuildMethodOk(typeBldr);
        BuildMethodWrong(typeBldr);
        typeBldr.CreateType();
        return assBldr;
    }

    private static void BuildConstructor(TypeBuilder typeBldr, Type baseType)
    {
        ConstructorBuilder ctorBldr = typeBldr.DefineConstructor(
          MethodAttributes.Public | MethodAttributes.SpecialName |
          MethodAttributes.RTSpecialName | MethodAttributes.HideBySig,
          CallingConventions.Standard,
          Type.EmptyTypes);

        ILGenerator ilgen = ctorBldr.GetILGenerator();
        //  Call the base constructor.
        ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg_0);
        ConstructorInfo ctorInfo = baseType.GetConstructor(System.Type.EmptyTypes);
        ilgen.Emit(OpCodes.Call, ctorInfo);
        ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
    }

    static void BuildMethodOk(TypeBuilder tb)
    {
        /* Code included in examples above */
    }

    static void BuildMethodWrong(TypeBuilder tb)
    {
        /* Code included in examples above */           
    }
}

Answer 1

查看代码的这一部分：

ilgen.Emit(OpCodes.Dup);
ilgen.Emit(OpCodes.Brfalse, valIsNull);
ilgen.Emit(OpCodes.Unbox_Any, typeof(decimal));
ilgen.MarkLabel(valIsNull);

在第一行之后，堆栈顶部将包含两个对象引用。然后，您有条件分支，删除其中一个引用。下一行取消对十进制值的引用。因此，在标记标签的地方，堆栈顶部要么是对象引用（如果采用了分支），要么是十进制值（如果没有采用）。这些堆栈状态不兼容。

编辑

正如您在评论中指出的那样，如果堆栈状态顶部有小数或顶部有对象引用，则下面的 IL 代码将起作用，因为它只是将值弹出无论哪种方式堆栈。但是，您尝试做的事情仍然行不通（根据设计）：每条指令都需要有一个堆栈状态。请参阅 ECMA 的第 1.8.1.3 节（合并堆栈状态） CLI 规范 了解更多详细信息。