将 IntPtr 转换为 Int64：conv.u8 还是 conv.i8？

Question

我正在开发一个ILGenerator扩展程序，以帮助使用Expression. 一切都很好，直到我处理整数转换部分。有些东西对我来说确实违反直觉，例如：

• 使用conv.i8转换Int32到UInt64
• 使用conv.u8转换UInt32到Int64

它们都是因为评估堆栈不跟踪整数符号。我完全理解原因，只是处理起来有点棘手。

现在我想支持涉及IntPtr. 它必须更棘手，因为它的长度是可变的。我决定看看 C# 编译器是如何实现它的。

现在专注于特定IntPtr的Int64转换。显然，所需的行为应该是：在 64 位系统上无操作，或在 32 位系统上进行符号扩展。

由于在 C# 中native int由IntPtr结构包裹，我必须查看其Int64 op_Explicit(IntPtr)方法的主体。以下是 dnSpy 从 .NET core 3.1.1 反汇编的：

.method public hidebysig specialname static 
    int64 op_Explicit (
        native int 'value'
    ) cil managed 
{
    .custom instance void System.Runtime.CompilerServices.IntrinsicAttribute::.ctor() = (
        01 00 00 00
    )
    .custom instance void System.Runtime.Versioning.NonVersionableAttribute::.ctor() = (
        01 00 00 00
    )
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarga.s  'value'
    IL_0002: ldfld     void* System.IntPtr::_value
    IL_0007: conv.u8
    IL_0008: ret
}

奇怪的conv.u8出现在这里！它将在 32 位系统上执行零扩展。我用以下代码确认了这一点：

delegate long ConvPtrToInt64(void* ptr);
var f = ILAsm<ConvPtrToInt64>(
    Ldarg, 0,
    Conv_U8,
    Ret
);
Console.WriteLine(f((void*)(-1)));  // print 4294967295 on x86

但是，在查看以下 C# 方法的 x86 指令时：

static long Convert(IntPtr intp) => (long)intp;

;from SharpLab
C.Convert(IntPtr)
    L0000: mov eax, ecx
    L0002: cdq
    L0003: ret

事实证明，真正发生的是符号扩展！

我注意到它Int64 op_Explicit(IntPtr)有一个Intrinsic属性。是不是方法体被运行时 JIT 完全忽略了，而是被一些内部实现取代了？

最后一个问题：我是否必须参考 的转换方法IntPtr来实现我的转换？

附录我的ILAsm实现：

static T ILAsm<T>(params object[] insts) where T : Delegate =>
    ILAsm<T>(Array.Empty<(Type, string)>(), insts);

static T ILAsm<T>((Type type, string name)[] locals, params object[] insts) where T : Delegate
{
    var delegateType = typeof(T);
    var mi = delegateType.GetMethod("Invoke");
    Type[] paramTypes = mi.GetParameters().Select(p => p.ParameterType).ToArray();
    Type returnType = mi.ReturnType;

    var dm = new DynamicMethod("", returnType, paramTypes);
    var ilg = dm.GetILGenerator();

    var localDict = locals.Select(tup => (name: tup.name, local: ilg.DeclareLocal(tup.type)))
        .ToDictionary(tup => tup.name, tup => tup.local);

    var labelDict = new Dictionary<string, Label>();
    Label GetLabel(string name)
    {
        if (!labelDict.TryGetValue(name, out var label))
        {
            label = ilg.DefineLabel();
            labelDict.Add(name, label);
        }
        return label;
    }

    for (int i = 0; i < insts.Length; ++i)
    {
        if (insts[i] is OpCode op)
        {
            if (op.OperandType == InlineNone)
            {
                ilg.Emit(op);
                continue;
            }
            var operand = insts[++i];
            if (op.OperandType == InlineBrTarget || op.OperandType == ShortInlineBrTarget)
                ilg.Emit(op, GetLabel((string)operand));
            else if (operand is string && (op.OperandType == InlineVar || op.OperandType == ShortInlineVar))
                ilg.Emit(op, localDict[(string)operand]);
            else
                ilg.Emit(op, (dynamic)operand);
        }
        else if (insts[i] is string labelName)
            ilg.MarkLabel(GetLabel(labelName));
        else
            throw new ArgumentException();
    }
    return (T)dm.CreateDelegate(delegateType);
}

Answer 1

我犯了一个错误。Int64 op_Explicit(IntPtr)有两个版本。64位版本位于“C:\Program Files\dotnet...”，其实现为：

.method public hidebysig specialname static 
    int64 op_Explicit (
        native int 'value'
    ) cil managed 
{
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarga.s  'value'
    IL_0002: ldfld     void* System.IntPtr::_value
    IL_0007: conv.u8
    IL_0008: ret
}

32位版本位于“C:\Program Files (x86)\dotnet...”，其实现为：

.method public hidebysig specialname static 
    int64 op_Explicit (
        native int 'value'
    ) cil managed 
{
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarga.s  'value'
    IL_0002: ldfld     void* System.IntPtr::_value
    IL_0007: conv.i4
    IL_0008: conv.i8
    IL_0009: ret
}

谜题解决了！

尽管如此，我认为可以在 32 位和 64 位构建中使用一种相同的实现。一个人conv.i8会在这里做这项工作。

事实上，我可以简化发出转换的任务IntPtr，因为在运行时，“IntPtr”的长度是已知的（据我所知，是 32 或 64），并且大多数发出的方法不会被保存和重用。但我仍然想要一个独立于运行时的解决方案，而且我想我已经找到了一个。