为什么CallVirt用于在通用类型的Readonly字段上调用方法

Question

请考虑以下情况：

interface ISomething
{
    void Call(string arg);
}

sealed class A : ISomething
{
    public void Call(string arg) => Console.WriteLine($"A, {arg}");
}

sealed class Caller<T> where T : ISomething
{
    private readonly T _something;
    public Caller(T something) => _something = something;
    public void Call() => _something.Call("test");
}

new Caller<A>(new A()).Call();

对 Caller.Call 的调用及其对 A.Call 的嵌套 tcall 都是通过 callvirt 指令进行的。

但为什么？这两种类型都是众所周知的。除非我误解了什么，否则这里不应该使用 call 而不是 callvirt 吗？

如果是这样 - 为什么不这样做？这仅仅是编译器未完成的优化，还是背后有任何特定原因？

Answer 1

你错过了两件事。

第一个是 callvirt 对接收器进行空检查，而 call 则不会。这意味着在 null 接收器上使用 callvirt 将引发 NullReferenceException，而 call 将愉快地调用该方法并传递 null 作为第一个参数，这意味着该方法将获取 this 参数，该参数为 null。

听起来很令人惊讶吗？这是。 IIRC 在非常早期的 .NET 版本中call按照您建议的方式使用，人们对this如何感到非常困惑方法内为 null。编译器切换到 callvirt 来强制运行时预先进行空检查。

编译器只有少数几个地方会发出调用：

1. 静态方法。
2. 非虚拟结构方法。
3. 调用基本方法或基本构造函数（我们知道接收者不为 null，并且我们也明确不想进行虚拟调用）。
4. 编译器确定接收者不为 null，例如 foo?.Method()，其中 Method 是非虚拟的。

最后一点特别意味着使方法成为虚拟方法是一个破坏二进制的更改。

只是为了好玩，请参阅此检查 this == nullString.Equals 中的代码>。

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第二件事是 _something.Call("test"); 不是虚拟调用，而是一个受约束的虚拟调用。有一个 constrained opcode 出现在它之前。

受约束的虚拟调用是通过泛型引入的。问题是类和结构上的方法调用有点不同：

1. 对于类，您加载类引用（例如使用ldloc），然后使用call / callvirt 。
2. 对于结构，您加载结构的地址（例如使用ldloc.a），然后使用call。
3. 要调用结构体上的接口方法或对象上定义的方法，您需要加载结构体值（例如使用ldloc），将其装箱，然后使用调用 / callvirt。

如果泛型类型不受约束（即它可以是类或结构），编译器不知道该怎么做：应该使用 ldloc 还是 ldloc.a ？应该装箱还是不装箱？ call 还是 callvirt？

受约束的虚拟调用将此责任转移到运行时。引用上面的文档：

当 callvirt method 指令带有 constrained thisType 前缀时，指令执行如下：

• 如果 thisType 是引用类型（而不是值类型），则 ptr 被取消引用并作为“this”指针传递给 callvirt< 方法的/code>。
• 如果 thisType 是值类型，并且 thisType 实现 method，则 ptr 未经修改地作为“this”传递' 指向callmethod指令的指针，用于通过thisType实现method。
• 如果 thisType 是值类型，并且 thisType 未实现 method，则 ptr 将被取消引用、装箱，并作为“this”指针传递给 callvirt method 指令。

仅当在 System.Object、System.ValueType 或 System.Enum 上定义 method 时，才会出现最后一种情况 并且不会被 thisType 覆盖。在这种情况下，装箱会导致生成原始对象的副本。但是，由于 System.Object、System.ValueType 和 System.Enum 的方法都不会修改对象的状态，因此这一事实无法检测到。