Welchen Zweck erfüllt der Opcode CIL nop?

Question

Ich gehe gerade MSIL durch und stelle fest, dass es eine Menge nop Anweisungen in der MSIL.

Im MSDN-Artikel heißt es, dass sie keine Aktion ausführen und zum Auffüllen des Platzes verwendet werden, wenn der Opcode gepatcht wird. Sie werden viel mehr in Debug-Builds als in Release-Builds verwendet.

Ich weiß, dass diese Art von Anweisungen in Assembler-Sprachen verwendet werden, um spätere Anweisungen auszurichten, aber warum sind MSIL nops in MSIL erforderlich?

(Anmerkung des Herausgebers: Die akzeptierte Antwort bezieht sich auf Maschinencode-NOPs, nicht auf MSIL/CIL-NOPs, nach denen die Frage ursprünglich gestellt wurde).

Answer 1

NOPs dienen mehreren Zwecken:

• Sie ermöglichen es dem Debugger, einen Haltepunkt in einer Zeile zu setzen, auch wenn diese mit anderen Zeilen im generierten Code kombiniert ist.
• Sie ermöglicht es dem Lader, einen Sprung mit einem Zielversatz anderer Größe zu versehen.
• Sie ermöglicht es, einen Codeblock an einer bestimmten Grenze auszurichten, was für die Zwischenspeicherung nützlich sein kann.
• Es ermöglicht das inkrementelle Linken, um Codeabschnitte mit einem Aufruf eines neuen Abschnitts zu überschreiben, ohne dass sich die Größe der Gesamtfunktion ändern muss.

Answer 2

So geht's MSIL / CIL nops ( nicht x86-Maschinencode nop ) werden bei der Fehlersuche verwendet:

Nops werden von Sprachcompilern (C#, VB, etc.) verwendet, um implizite Sequenzpunkte zu definieren. Diese teilen dem JIT-Compiler mit, wo sichergestellt werden soll, dass Maschinenanweisungen auf IL-Anweisungen zurückgeführt werden können.

Rick Byers Blogeintrag zu DebuggingModes.IgnoreSymbolStoreSequencePoints erklärt einige Details.

C# platziert auch Nops nach Aufrufanweisungen, so dass die Rückgabestelle im Quellcode der Aufruf ist und nicht die Zeile nach dem Aufruf.

Answer 3

Es bietet die Möglichkeit, zeilenbasierte Markierungen (z. B. Haltepunkte) im Code zu setzen, wo ein Release-Build keine ausgeben würde.

Answer 4

Kumpel! No-op ist genial! Es ist eine Anweisung, die nichts anderes tut, als Zeit zu verbrauchen. In den düsteren dunklen Zeiten würde man ihn für Mikroanpassungen des Timings in kritischen Schleifen oder, was noch wichtiger ist, als Füller in selbstmodifizierendem Code verwenden.

Answer 5

Es kann auch dazu führen, dass Code schneller läuft, wenn er für bestimmte Prozessoren oder Architekturen optimiert wird:

Prozessoren verwenden seit langem mehrere Pipelines, die ungefähr parallel arbeiten, so dass zwei unabhängige Befehle gleichzeitig ausgeführt werden können. Bei einem einfachen Prozessor mit zwei Pipelines kann die erste alle Befehle unterstützen, während die zweite nur eine Teilmenge unterstützt. Außerdem kommt es zu Verzögerungen zwischen den Pipelines, wenn eine der Pipelines auf das Ergebnis einer vorherigen, noch nicht abgeschlossenen Anweisung warten muss.

Unter diesen Umständen ist eine spezielle nop kann die nächste Anweisung in eine bestimmte Pipeline zwingen (die erste oder nicht die erste) und die Paarung der folgenden Anweisungen verbessern, so dass die Kosten der nop ist mehr als amortisiert.