Question

对不起文字的墙，但我想提供一个很好的背景情况。我知道你可以在IL中调用null引用的方法，但是在你理解CLR的工作方式时，仍然不会理解一些非常奇怪的事情。我在这里发现的其他几个问题没有涉及我在这里看到的行为。

这是一些IL：

.assembly MrSandbox {}
.class private MrSandbox.AClass {
    .field private int32 myField

    .method public int32 GetAnInt() cil managed {
        .maxstack  1
        .locals init ([0] int32 retval)
        ldc.i4.3
        stloc retval
        ldloc retval
        ret
    }

    .method public int32 GetAnotherInt() cil managed {
        .maxstack  1
        .locals init ([0] int32 retval)
        ldarg.0
        ldfld int32 MrSandbox.AClass::myField
        stloc retval
        ldloc retval
        ret
    }
}
.class private MrSandbox.Program {
    .method private static void Main(string[] args) cil managed {
        .entrypoint
        .maxstack  1
        .locals init ([0] class MrSandbox.AClass p,
                      [1] int32 myInt)
        ldnull
        stloc p
        ldloc p
        call instance int32 MrSandbox.AClass::GetAnotherInt()
        stloc myInt
        ldloc myInt
        call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
        ret
    }
}

现在，当这段代码运行时，我们得到了我期望发生的事情，有点。 callvirt将检查空值，call不会，但是，此处会调用NullReferenceException。这对我来说并不清楚，因为我希望System.AccessViolationException代替Main(string[] args)。我将在这个问题的最后解释我的推理。

如果我们将.locals内的代码替换为ldnull stloc p ldloc p call instance int32 MrSandbox.AClass::GetAnInt() stloc myInt ldloc myInt call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) ret行之后的代码：

令我惊讶的是，这一次运行，并将Main(string[] args)打印到控制台，成功退出。我在null引用上调用一个函数，它正在执行。我的猜测是它与没有调用实例字段这一事实有关，因此CLR可以成功执行代码。

最后，这就是我真正困惑的地方，用.locals替换ldnull stloc p ldloc p call instance int32 MrSandbox.AClass::GetAnInt() stloc myInt ldloc myInt call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) call valuetype [mscorlib]System.ConsoleKeyInfo [mscorlib]System.Console::ReadKey() pop call instance int32 MrSandbox.AClass::GetAnotherInt() stloc myInt ldloc myInt call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) ret中的代码（在3行之后）：

NullReferenceException

现在，您希望此代码能做什么？我希望代码将System.AccessViolationException写入控制台，从控制台读取密钥，然后在callvirt上失败。嗯，没有发生这种情况。相反，除了NullReferenceException之外，屏幕上不会打印任何值。为什么它不一致？

有了背景，以下是我的问题：

1）如果obj为空，MSDN列出call将抛出call，但callvirt只是说它不能为空。为什么然后，它是默认抛出NRE而不是访问冲突？在我看来，call通过契约将尝试访问内存并失败，而不是通过首先检查null来执行AccessViolationException所做的事。

2）第二个例子是否起作用的原因是它没有访问类级字段并且{{1}}没有进行空检查？如果是这样，如何在空引用上调用非静态方法并返回成功？我的理解是，当一个引用类型放在堆栈上时，只有它放在堆上的Type对象。那么从类型对象调用的方法是什么？

3）为什么在第一个和最后一个例子之间存在异常差异？在我看来，第三个例子抛出了正确的异常，{{1}}，因为这正是它正在尝试做的事情;访问未分配的内存。

在“行为未定义”答案开始之前，我知道这不是 AT ALL 一种正确的写作方式，我只是希望有人可以帮助提供一些见解以上问题。

感谢。

Answer 1

1）处理器引发访问冲突。 CLR根据异常的访问地址捕获异常并转换它。地址空间的前64KB内的任何访问都将作为托管NullReferenceException重新引发。请查看this answer以供参考。

2）是的，CLR不会强制执行非此值。例如，C ++ / CLI编译器生成的代码不执行此检查，就像本机C ++一样。只要该方法不使用 this 引用，就不会导致异常。在方法调用callvirt之前，C＃编译器显式生成代码以验证 this 的值。请参阅this blog post以供参考。

3）你错了IL，GetAnotherInt（）是一个实例方法，但你忘了编写ldloc指令。你得到一个AV，因为引用指针是随机的。

Answer 2

我无法回答2）肯定，但这里是1）和3）。

NullReferenceException与AccessViolationException相同;在CLR的早期，根本没有AccessViolationException，并且取消引用无效但非空指针仍然提供NullReferenceException。

这是因为在今天的计算机上，让硬件进行健全性检查的成本更低。您抛出哪个异常的概念是基于CLR进行显式空检查（if (foo == null) throw new NullReferenceException()）的想法，但微软的Windows PC实现并非如此。

当您取消引用无效地址时，您的程序会因为执行无效操作而中断; CLR挂接到该中断，并将根据触发故障的地址抛出NullReferenceException或AccessViolationException。这样，它不需要插入任何内存检查，它仍然会以可预测的方式运行。

如果我没记错的话，访问0xFFFF下的任何地址都会产生NullReferenceException，上面的任何内容都会是AccessViolationException。您可以使用不安全的代码和指针进行验证。我自己从来没有在C＃中使用过不安全的代码，所以下面的代码片段可能不起作用，但我希望测试所需的修复程序是微不足道的。（一位朋友在最新版本的.NET Framework 3或3.5中对此进行了测试，因此这些数据可能不是最新的。）

byte* foo = null;
*foo; // NullReferenceException
byte* bar = 0x10000;
*foo; // AccessViolationException

我对问题2的不太关注的是，调用方法的地址是在编译时确定的，因为它不能改变。空引用的callvirt错误的原因是它需要访问对象的vtable，并且这样做需要读取对象的头。使用常规call，因为不需要在运行时确定要调用的方法，所以无需查找，CLR可以直接进行。（至少，这大致是它对C ++的作用，所以我认为它与CLR的工作原理并不太远。）

Answer 3

这有点奇怪，因为OP声明PEverify没有失败。

对GetAnotherInt的最后一次调用看起来无效。

那一刻堆栈中什么都没有。

至少解释了AccessViolationException; P

不确定为什么PEVerify允许它。

<强>更新

PEVerify确实失败了。

[IL]: Error: MrSandbox.Program::Main][offset 0x00000021] Stack underflow.

在Null Reference上调用实例方法有时会成功

3 个答案: