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            | 樓   【原創(chuàng)】從源代碼看.net下exe的加載過程 |  |  標(biāo) 題: 【原創(chuàng)】從源代碼看.net下exe的加載過程
 作 者: tankaiha
 時(shí) 間: 2006-09-11,18:24
 鏈 接: http://bbs./showthread.php?threadid=31799
 
 這里的源代碼自然不是指.net Framework的源碼,不過微軟公開了一個(gè)代號(hào)為rotor的open source cli的源碼,你可以把它看為輕量級(jí)的.net framework。最關(guān)鍵的是,它倆的運(yùn)行機(jī)理大致相同。今天,我們就從rotor的源碼中看看做為程序調(diào)試最基本的exe文件的動(dòng)態(tài)加載。同樣,先給出參考文獻(xiàn),免得有人說我抄襲?!秈nside the rotor cli》,另一本是《shared source cli》,只不過網(wǎng)上搞不到。當(dāng)然,還要從MSDN的網(wǎng)站下載sscli2.0壓縮包。
 和win32下一樣,系統(tǒng)會(huì)提供一個(gè)loader將exe讀入,sscli中提供了另一個(gè)loader的例子:clix.exe。我們暫且把它看為系統(tǒng)默認(rèn)的loader,來看源碼(clix.cpp),注意紅色的代碼
 
 
 
代碼:DWORD Launch(WCHAR* pFileName, WCHAR* pCmdLine)
{
    WCHAR exeFileName[MAX_PATH + 1];
    DWORD dwAttrs;
    DWORD dwError;
    DWORD nExitCode;
...
//這里進(jìn)行一系列文件的屬性檢查
...
 
    if (dwError != ERROR_SUCCESS) {
        // We can‘t find the file, or there‘s some other problem. Exit with an error.
        fwprintf(stderr, L"%s: ", pFileName);
        DisplayMessageFromSystem(dwError);
        return 1;   // error
    }
    nExitCode = _CorExeMain2(NULL, 0, pFileName, NULL, pCmdLine);
    // _CorExeMain2 never returns with success
    _ASSERTE(nExitCode != 0);
    DisplayMessageFromSystem(::GetLastError());
    return nExitCode;
}
 
 
 這里我們看到了著名的CorExeMain,還記得用PE編輯文件打開.netPE文件,只引入了一個(gè)函數(shù)嗎?mscoree.dll!_CorExeMain。奇怪,怎么不是_CorExeMain2呢?這只是rotor和商業(yè)版的framework的一點(diǎn)區(qū)別而已。你可以用IDApro逆一下mscoree.dll,就可以看到_CorExeMain()只不過是一個(gè)中轉(zhuǎn),代碼如下
 
 
 
代碼:.text:79011B47                 push    offset a_corexemain ; "_CorExeMain"
.text:79011B4C                 push    [ebp+hModule]   ; hModule
.text:79011B4F                 call    ds:__imp__GetProcAddress@8 ; GetProcAddress(x,x)
.text:79011B55                 test    eax, eax
.text:79011B57                 jz      loc_79019B46
.text:79011B5D                 call    eax
 
 
 進(jìn)入后馬上就調(diào)用了mscorwks.dll的_CorExeMain。而這個(gè)函數(shù)和rotor中剛才提到的_CorExeMain2提供的功能差不多,就開始exe載入的初始化了。這些都可以從反匯編代碼與源代碼比較看出來。繼續(xù)回到sscli中,來看_CorExeMain2()的代碼(ceemain.cpp)
 
 
 
代碼:__int32 STDMETHODCALLTYPE _CorExeMain2( // Executable exit code.
    PBYTE   pUnmappedPE,                // -> memory mapped code
    DWORD   cUnmappedPE,                // Size of memory mapped code
    __in LPWSTR  pImageNameIn,          // -> Executable Name
    __in LPWSTR  pLoadersFileName,      // -> Loaders Name
    __in LPWSTR  pCmdLine)              // -> Command Line
{
    // This entry point is used by clix
    BOOL bRetVal = 0;
    //BEGIN_ENTRYPOINT_VOIDRET;
    // Before we initialize the EE, make sure we‘ve snooped for all EE-specific
    // command line arguments that might guide our startup.
    HRESULT result = CorCommandLine::SetArgvW(pCmdLine);
    if (!CacheCommandLine(pCmdLine, CorCommandLine::GetArgvW(NULL))) {
        LOG((LF_STARTUP, LL_INFO10, "Program exiting - CacheCommandLine failed\n"));
        bRetVal = -1;
        goto exit;
    }
    if (SUCCEEDED(result))
        result = CoInitializeEE(COINITEE_DEFAULT | COINITEE_MAIN);
    if (FAILED(result)) {
        VMDumpCOMErrors(result);
        SetLatchedExitCode (-1);
        goto exit;
    }
    // This is here to get the ZAPMONITOR working correctly
    INSTALL_UNWIND_AND_CONTINUE_HANDLER;
    // Load the executable
    bRetVal = ExecuteEXE(pImageNameIn);
...
...
 
 
 大多數(shù)代碼都可以略過,關(guān)鍵的就兩個(gè),一個(gè)是初始化ee(execute engine),初始化成功后就調(diào)用ExecuteEXE,參數(shù)是文件名。這里可以清楚地看到_CorExeMain()的傳入?yún)?shù)是什么。ExecuteEXE()的代碼不多,也是個(gè)跳板:
 
 
 
 
代碼:BOOL STDMETHODCALLTYPE ExecuteEXE(HMODULE hMod)
{
    STATIC_CONTRACT_GC_TRIGGERS;
    _ASSERTE(hMod);
    if (!hMod)
        return FALSE;
    ETWTraceStartup::TraceEvent(ETW_TYPE_STARTUP_EXEC_EXE);
    TIMELINE_START(STARTUP, ("ExecuteExe"));
    EX_TRY_NOCATCH
    {
        // Executables are part of the system domain
        SystemDomain::ExecuteMainMethod(hMod);
    }
    EX_END_NOCATCH;
    ETWTraceStartup::TraceEvent(ETW_TYPE_STARTUP_EXEC_EXE+1);
    TIMELINE_END(STARTUP, ("ExecuteExe"));
    return TRUE;
}
 
 
 同樣,關(guān)鍵的代碼只有一行,SystemDomain::ExecuteMainMethod(hMod)。其中,字面上看ExecuteMainMethod是將傳入的文件作為了一個(gè)module,在.net中,如果要以包含關(guān)系算的話,assembly > module > class > method。也就是說每一個(gè)assembly可能包含多個(gè)module,且至少有一個(gè)module有且只有一個(gè)MainMethod,就是入口方法。
 
 下面轉(zhuǎn)到SystemDomain::ExecuteMainMethod()的代碼中(assembly.cpp)
 
 
 
代碼:INT32 Assembly::ExecuteMainMethod(PTRARRAYREF *stringArgs)
{
    CONTRACTL
    {
        INSTANCE_CHECK;
        THROWS;
        GC_TRIGGERS;
        MODE_ANY;
        ENTRY_POINT;
        INJECT_FAULT(COMPlusThrowOM());
    }
    CONTRACTL_END;
    HRESULT hr = S_OK;
    INT32   iRetVal = 0;
    BEGIN_ENTRYPOINT_THROWS;
    Thread *pThread = GetThread();
    MethodDesc *pMeth;
    {
        // This thread looks like it wandered in -- but actually we rely on it to keep the process alive.
        pThread->SetBackground(FALSE);
    
        GCX_COOP();
        pMeth = GetEntryPoint();
        if (pMeth) {
            RunMainPre();
            hr = ClassLoader::RunMain(pMeth, 1, &iRetVal, stringArgs);
        }
    }
    //RunMainPost is supposed to be called on the main thread of an EXE,
    //after that thread has finished doing useful work.  It contains logic
    //to decide when the process should get torn down.  So, don‘t call it from
    // AppDomain.ExecuteAssembly()
    if (pMeth) {
        if (stringArgs == NULL)
            RunMainPost();
    }
    else {
        StackSString displayName;
        GetDisplayName(displayName);
        COMPlusThrowHR(COR_E_MISSINGMETHOD, IDS_EE_FAILED_TO_FIND_MAIN, displayName);
    }
    if (FAILED(hr))
        ThrowHR(hr);
    END_ENTRYPOINT_THROWS;
    return iRetVal;
}
 
 
 關(guān)鍵的步驟還是兩個(gè),準(zhǔn)備好線程環(huán)境,然后運(yùn)行Main方法。下面來到clsload.cpp中看ClassLoader::RunMain,這也是這次我們的最后一站。
 
 
 
代碼:HRESULT ClassLoader::RunMain(MethodDesc *pFD ,
                             short numSkipArgs,
                             INT32 *piRetVal,
                             PTRARRAYREF *stringArgs /*=NULL*/)
{
    STATIC_CONTRACT_THROWS;
    _ASSERTE(piRetVal);
    DWORD       cCommandArgs = 0;  // count of args on command line
    DWORD       arg = 0;
    LPWSTR      *wzArgs = NULL; // command line args
    HRESULT     hr = S_OK;
    *piRetVal = -1;
    // The exit code for the process is communicated in one of two ways.  If the
    // entrypoint returns an ‘int‘ we take that.  Otherwise we take a latched
    // process exit code.  This can be modified by the app via setting
    // Environment‘s ExitCode property.
    if (stringArgs == NULL)
        SetLatchedExitCode(0);
    if (!pFD) {
        _ASSERTE(!"Must have a function to call!");
        return E_FAIL;
    }
    CorEntryPointType EntryType = EntryManagedMain;
    ValidateMainMethod(pFD, &EntryType);
    if ((EntryType == EntryManagedMain) &&
        (stringArgs == NULL)) {
        // If you look at the DIFF on this code then you will see a major change which is that we
        // no longer accept all the different types of data arguments to main.  We now only accept
        // an array of strings.
        wzArgs = CorCommandLine::GetArgvW(&cCommandArgs);
        // In the WindowsCE case where the app has additional args the count will come back zero.
        if (cCommandArgs > 0) {
            if (!wzArgs)
                return E_INVALIDARG;
        }
    }
    ETWTraceStartup::TraceEvent(ETW_TYPE_STARTUP_MAIN);
    TIMELINE_START(STARTUP, ("RunMain"));
    EX_TRY_NOCATCH
    {
        MethodDescCallSite  threadStart(pFD);
        
        PTRARRAYREF StrArgArray = NULL;
        GCPROTECT_BEGIN(StrArgArray);
        // Build the parameter array and invoke the method.
        if (EntryType == EntryManagedMain) {
            if (stringArgs == NULL) {
                // Allocate a COM Array object with enough slots for cCommandArgs - 1
                StrArgArray = (PTRARRAYREF) AllocateObjectArray((cCommandArgs - numSkipArgs), g_pStringClass);
                // Create Stringrefs for each of the args
                for( arg = numSkipArgs; arg < cCommandArgs; arg++) {
                    STRINGREF sref = COMString::NewString(wzArgs[arg]);
                    StrArgArray->SetAt(arg-numSkipArgs, (OBJECTREF) sref);
                }
            }
            else
                StrArgArray = *stringArgs;
        }
#ifdef STRESS_THREAD
        OBJECTHANDLE argHandle = (StrArgArray != NULL) ? CreateGlobalStrongHandle (StrArgArray) : NULL;
        Stress_Thread_Param Param = {pFD, argHandle, numSkipArgs, EntryType, 0};
        Stress_Thread_Start (&Param);
#endif
        ARG_SLOT stackVar = ObjToArgSlot(StrArgArray);
        if (pFD->IsVoid()) 
        {
            // Set the return value to 0 instead of returning random junk
            *piRetVal = 0;
            threadStart.Call(&stackVar);
        }
        else 
        {
            *piRetVal = (INT32)threadStart.Call_RetArgSlot(&stackVar);
            if (stringArgs == NULL) 
            {
                SetLatchedExitCode(*piRetVal);
            }
        }
        GCPROTECT_END();
        fflush(stdout);
        fflush(stderr);
    }
    EX_END_NOCATCH
    ETWTraceStartup::TraceEvent(ETW_TYPE_STARTUP_MAIN+1);
    TIMELINE_END(STARTUP, ("RunMain"));
    return hr;
}
 
 
 這些代碼主要是進(jìn)行方法最終運(yùn)行前的一些準(zhǔn)備,然后運(yùn)行。分兩種,有返回值的和void()的。下面的運(yùn)行情況就是深入到framework的核心中了,改天看了再寫吧。代碼中運(yùn)用了許多COM下的定義,也可見.net和COM關(guān)系的密切。就像.net下的Debugger和Profiler甚至直接調(diào)用了COM接口來編譯。只是我對(duì)COM了解不深,無法就此問題深入。
 btw:在看雪發(fā)了幾篇.net文章,主要是看雪類似的文章較少,研究的人也不多。要是有興趣共同學(xué)習(xí).net 的內(nèi)核,歡迎和我交流。
 
 由 tankaiha 于 2006-09-11 20:25 最后編輯
 
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