【C++静态私有字段】+【C# <Module>.cctor】+【C++ if(条件断点)】

文摘   2024-06-09 12:12   湖北  

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前言

最近进行托管和非托管频繁操作,遇到了一些坑记录下。分别为标题标注的:C++静态私有字段访问,C#的全局静态构造函数.cctor,以及C++ if(延伸的条件断点)。这其中的两个C++问题,分别对应C#分析下。且了解下 <Module>.cctor的原理。

C++静态私有字段访问

例子:

class AAA{  private:     static AAA aa;     static int i;     char ar;  public:     static AAA* get3a();     static int getint();     char arr(){       return ar;     }};//int AAA::i = 10;//AAA AAA::aa;int AAA::getint(){  return i;}AAA* AAA::get3a() {  return &aa;}int main(int argc,char** argv){
AAA::getint(); AAA::get3a();}

注意上面代码,注释的两行。

//int AAA::i = 10;//AAA AAA::aa;

i和aa正是类AAA的私有字段,如果不对它们进行全局赋值,则VC++编译器会提示

无法解析的外部符号 "private: static int AAA::i" (?i@AAA@@0HA)无法解析的外部符号 "private: static class AAA AAA::aa" (?aa@AAA@@0V1@A)  

然C#对于静态私有字段的访问,如下即可,不需要全局设置其值。如果以C#的写法应用在C++上,这是一个坑,需要注意。不得不说在面向对象方面,C#的爽点还是满满的。

public class AAA {    private static AAA aa;    private static int i;    public static int getint()    {        return i;    }}static void Main(string[] args) {    AAA.getint();}

C# <Module>..cctor

<Module>模块是一个虚拟的模块,它一般放在.NET目录-》数据流-》#~-》表TypeDef表项里面。这里的.cctor函数是这个模块的静态默认构造函数。它运行在托管Main入口之前,运行在System.Private.Corelib.dll之后。如果你想要在托管Main函数之前做一些事情,它是首选。C#代码里面不能够编辑它,可以通过Mono.Cecil对托管DLL添加这个函数。

static void AddModuleCCtor(string ModulePath){    string assemblyPath = ModulePath+ "\\ConsoleApp5.dll";  // 请替换为您的目标程序集路径    AssemblyDefinition assembly = AssemblyDefinition.ReadAssembly(assemblyPath);    ModuleDefinition module = assembly.MainModule;
    TypeDefinition moduleType = module.Types.FirstOrDefault(t => t.Name == "<Module>");    if (moduleType == null)    {        moduleType = new TypeDefinition("""<Module>", TypeAttributes.NotPublic | TypeAttributes.AutoClass | TypeAttributes.AnsiClass | TypeAttributes.BeforeFieldInit, module.TypeSystem.Object);        module.Types.Add(moduleType);    }        MethodDefinition cctor = moduleType.Methods.FirstOrDefault(m => m.Name == ".cctor");    if (cctor == null)    {         cctor = new MethodDefinition(".cctor",         MethodAttributes.Static | MethodAttributes.Private | MethodAttributes.HideBySig | MethodAttributes.SpecialName | MethodAttributes.RTSpecialName,         module.TypeSystem.Void);         moduleType.Methods.Add(cctor);                  ILProcessor il = cctor.Body.GetILProcessor();         il.Append(il.Create(OpCodes.Ldstr, "Module static constructor is called."));         il.Append(il.Create(OpCodes.Call, module.ImportReference(typeof(Console).GetMethod("WriteLine"new Type[] { typeof(string) }))));         il.Append(il.Create(OpCodes.Ret));     }     else     {         ILProcessor il = cctor.Body.GetILProcessor();         var nop = cctor.Body.Instructions.FirstOrDefault(i => i.OpCode == OpCodes.Nop);         if (nop != null)         {            il.InsertBefore(nop, il.Create(OpCodes.Ldstr, "Module static constructor is called."));            il.InsertBefore(nop, il.Create(OpCodes.Call, module.ImportReference(typeof(Console).GetMethod("WriteLine"new Type[] { typeof(string) })))); }         }        assembly.Write(ModulePath + "\\modified.dll");}

这里有一个坑需要注意,比如本例中对ConsoleApp5.dll程序集进行了<Module>..cctor函数添加,形成了新的modified.dll托管DLL,这里需要注意,这两个托管DLL不能放在同一目录,否则会运行出错。保留你需要运行的托管DLL,以及xxx.runtimeconfig.json运行时文件即可。其它文件全部删掉,即可正常运行。在.NET8里面,这是一个巨坑,查找了很久才发现。

至于这个BUG是怎么引起的,这里先放一放,后面有时间再深入了解下。

C++ if 和C# if以及条件断点

先看下C++ if操作:

#include<stdio.h>#include<Windows.h>#include <string.h>
int main() { char str[] = "Hello, world!"; char substr[] = "world";
if (strstr(str, substr)) { printf("The substring \"%s\" is found in the string.\n", substr); } else { printf("The substring \"%s\" is not found in the string.\n", substr); } getchar(); return 0;}

这里的strstr函数是对字符串进行判断,是否包含的意思。如果包含则返回包含的字符串。一般的来说if括号里面是true或者false,但是这里if括号里面显然是字符串,它也被if视为true进行了分支执行。再看一段代码:

#include<stdio.h>#include<Windows.h>#include <string.h>int main() {    int a = 1000;    if (a)    {        printf("true");    }    else    {        printf("false");    }    getchar();    return 0;}

这里依然输出的是true,在C++里面只要不是0或者NULL,if统统视为true。这跟C#是不同的,C#如下代码运行通不过:

static void Main(string[] args){    int a = 1000;    if(a)    {        Console.WriteLine("true");    }    else    {        Console.WriteLine("false");    }     Console.ReadLine();}

vs直接报错,int不能转bool类型。由此延伸了一个条件断点,以上的<Module>..cctor在CLR里面的条件断点为例:

strstr(pMD->m_pszDebugClassName,"<Module>")

C++只需要strstr返回了字符串,就视为true。而字符串只能<Module>返回,所以当JIT Compile的pMD的m_pszDebugClassName是<Module>的时候就可以断下来了。当然如果有多个<Module>(这里是如果,实际应用一般只有一个),我们把pMD的函数名(m_pszDebugMethodName)带上,它的名称是:.cctor,那么条件断点如下:

strstr(pMD->m_pszDebugClassName,"<Module>")&&(*(pMD->m_pszDebugMethodName+1)=='c')&&(*(pMD->m_pszDebugMethodName+2)=='c')

结尾

以上是实际操作中遇到的坑,分享了三个知识点,希望对大家有所帮助。

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