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蜘蛛引,引蜘蛛外链:如何使用C#调用C++类虚函数(即动态内存调用)_黑帽SEO优化

作者:蜘蛛池qq25496334发布时间:2019-12-01分类:蜘蛛池经验浏览:46


导读:
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  本文讲解如何使用C#调用只有.h头文件的c++类的虚函数(非实例函数,因为非虚函数不存在于虚函数表 ,无法通过类对象偏移计算地址,除非用export导出,而gcc默认是全部导出实例函数 ,这也是为什么msvc需要.lib,如果你不清楚但希望了解,可以选择找我摆龙门阵) ,并以COM组件的c#直接调用(不需要引用生成introp.dll)举例。

  我们都知道 ,C#支持调用非托管函数,使用P/Inovke即可方便实现,例如下面的代码

[DllImport("msvcrt", EntryPoint = "memcpy", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern void memcpy(IntPtr dest, IntPtr src, int count);

不过使用DllImport只能调用某个DLL中标记为导出的函数 ,我们可以使用一些工具查看函数导出,如下图

一般会导出的函数,都是c语言格式的 。

  C++类因为有多态 ,所以内存中维护了一个虚函数表,如果我们知道了某个C++类的内存地址,也有它的头文件 ,那么我们就能自己算出想要调用的某个函数的内存地址从而直接call,下面是一个简单示例

#include <iostream>

class A_A_A {
public:
    virtual void hello() {
        std::cout << "hello from A\n";
    };
};

//typedef void (*HelloMethod)(void*);

int main()
{
    A_A_A* a = new A_A_A();
    a->hello();

    //HelloMethod helloMthd = *(HelloMethod *)*(void**)a;
    
    //helloMthd(a);
    (*(void(**)(void*))*(void**)a)(a);

    int c;
    std::cin >> c;
}

(上文中将第23行注释掉,然后将其他注释行打开也是一样的效果 ,可能更便于阅读)
从代码中大家很容易看出,c++的类的内存结构是一个虚函数表二级指针(数组,多重继承时可能有多个) ,每个虚函数表又是一个函数二级指针(数组 ,多少个虚函数就有多少个指针)。上文中我们假使只知道a是一个类对象,它的第一个虚函数是void (*) (void)类型的,那么我们可以直接call它的函数。

  接下来开始骚操作 ,我们尝试用c#来调用一个c++的虚函数,首先写一个c++的dll,并且我们提供一个c格式的导出函数用于提供一个new出的对象(毕竟c++的new操作符很复杂 ,而且实际中我们经常是可以拿到这个new出来的对象,后面的com组件调用部分我会详细说明),像下面这样

dll.h

class DummyClass {
private:
    virtual void sayHello();
};

dll.cpp

#include "dll.h"
#include <stdio.h>

void DummyClass::sayHello() {
    printf("Hello World\n");
}

extern "C" __declspec(dllexport) DummyClass* __stdcall newObj() {
    return new DummyClass();
}

我们编译出的dll长这样

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让我们编写使用C#来调用sayHello

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        [DllImport("Dll1", EntryPoint = "newObj")]
        static extern IntPtr CreateObject();

        [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.ThisCall)]
        delegate void voidMethod1(IntPtr thisPtr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dummyClass = CreateObject();
            IntPtr vfptr = Marshal.ReadIntPtr(dummyClass);
            IntPtr funcPtr = Marshal.ReadIntPtr(vfptr);
            voidMethod1 voidMethod = (voidMethod1)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(funcPtr, typeof(voidMethod1));
            voidMethod(dummyClass);

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

(因为调用的是c++的函数 ,所以this指针是第一个参数,当然,不同调用约定时它入栈方式和顺序不一样)
下面有一种另外的写法

using System;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        [DllImport("Dll1", EntryPoint = "newObj")]
        static extern IntPtr CreateObject();

        //[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.ThisCall)]
        //delegate void voidMethod1(IntPtr thisPtr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dummyClass = CreateObject();
            IntPtr vfptr = Marshal.ReadIntPtr(dummyClass);
            IntPtr funcPtr = Marshal.ReadIntPtr(vfptr);
            /*voidMethod1 voidMethod = (voidMethod1)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(funcPtr, typeof(voidMethod1));
            voidMethod(dummyClass);*/

            AssemblyName MyAssemblyName = new AssemblyName();
            MyAssemblyName.Name = "DummyAssembly";
            AssemblyBuilder MyAssemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(MyAssemblyName, AssemblyBuilderAccess.Run);
            ModuleBuilder MyModuleBuilder = MyAssemblyBuilder.DefineDynamicModule("DummyModule");
            MethodBuilder MyMethodBuilder = MyModuleBuilder.DefineGlobalMethod("DummyFunc", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(void), new Type[] { typeof(int) });
            ILGenerator IL = MyMethodBuilder.GetILGenerator();

            IL.Emit(OpCodes.Ldarg, 0);
            IL.Emit(OpCodes.Ldc_I4, funcPtr.ToInt32());

            IL.EmitCalli(OpCodes.Calli, CallingConvention.ThisCall, typeof(void), new Type[] { typeof(int) });
            IL.Emit(OpCodes.Ret);

            MyModuleBuilder.CreateGlobalFunctions();

            MethodInfo MyMethodInfo = MyModuleBuilder.GetMethod("DummyFunc");

            MyMethodInfo.Invoke(null, new object[] { dummyClass.ToInt32() });

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

上文中的方法虽然复杂了一点 ,但……就是没什么用 。不用怀疑!

文章写到这里,可能有童鞋就要发问了。你说这么多,tmd到底有啥用?那接下来 ,我举一个栗子 ,activex组件的直接调用!
以前,我们调用activex组件需要做很多复杂的事情,首先需要使用命令行调用regsvr32将dll注册到系统 ,然后回到vs去引用com组件是吧

  仔细想想,需要吗?并不需要,因为两个原因:

  • COM组件规定DLL需要给出一个DllGetClassObject函数 ,它就可以为我们在DLL内部new一个所需对象
  • COM组件返回的对象其实就是一个只有虚函数的C++类对象(COM组件规定属性和事件用getter/setter方式实现)
  • COM组件其实不需要用户手动注册,执行regsvr32会操作注册表,而且32位/64位会混淆 ,其实regsvr32只是调用了DLL导出函数DllRegisterServer,而这个函数的实现一般只是把自己注册到注册表中,这一步可有可无(特别是对于我们已经知道某个activex的dll存在路径且它能提供的服务时 ,如果你非要注册,使用p/invoke调用该dll的DllRegisterServer函数是一样的效果)

因此,假如我们有一个activex控件(例如vlc) ,我们希望把它嵌入我们程序中 ,我们先看看常规的做法(本文没有讨论带窗体的vlc,因为窗体这块儿又复杂一些),直接贴图:

看起来很简单 ,但当我们需要打包给客户使用时就很麻烦,涉及到嵌入vlc的安装程序。而当我们会动态内存调用之后,就可以不注册而使用vlc的功能 ,我先贴出代码:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp3
{
    class Program
    {
        [DllImport("kernel32")]
        static extern IntPtr LoadLibraryEx(string path, IntPtr hFile, int dwFlags);
        [DllImport("kernel32")]
        static extern IntPtr GetProcAddress(IntPtr dll, string func);

        delegate int DllGetClassObject(Guid clsid, Guid iid, ref IntPtr ppv);

        delegate int CreateInstance(IntPtr _thisPtr, IntPtr unkown, Guid iid, ref IntPtr ppv);

        delegate int getVersionInfo(IntPtr _thisPtr, [MarshalAs(UnmanagedType.BStr)] out string bstr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dll = LoadLibraryEx(@"D:\Program Files\VideoLAN\VLC\axvlc.dll", default, 8);
            IntPtr func = GetProcAddress(dll, "DllGetClassObject");
            DllGetClassObject dllGetClassObject = (DllGetClassObject)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(func, typeof(DllGetClassObject));

            Guid vlc = new Guid("2d719729-5333-406c-bf12-8de787fd65e3");
            Guid clsid = new Guid("9be31822-fdad-461b-ad51-be1d1c159921");
            Guid iidClassFactory = new Guid("00000001-0000-0000-c000-000000000046");
            IntPtr objClassFactory = default;
            dllGetClassObject(clsid, iidClassFactory, ref objClassFactory);
            CreateInstance createInstance = (CreateInstance)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(Marshal.ReadIntPtr(Marshal.ReadIntPtr(objClassFactory) + IntPtr.Size * 3), typeof(CreateInstance));
            IntPtr obj = default;
            createInstance(objClassFactory, default, vlc, ref obj);
            getVersionInfo getVersion = (getVersionInfo)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(Marshal.ReadIntPtr(Marshal.ReadIntPtr(obj) + IntPtr.Size * 18), typeof(getVersionInfo));
            string versionInfo;
            getVersion(obj, out versionInfo);

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

  上文中的代码有几处可能大家不容易懂,特别是指针偏移量的运算,这里面有比较复杂的地方 ,文章篇幅有限,下来咱们细细研究 。

  从11年下半年开始学习编程到现在已经很久了,有时候会觉得没什么奔头 。其实人生 ,无外乎两件事,爱情和青春,我希望大家能有抓住的 ,就不要放手。两年前 ,我为了要和一个女孩子多说几句话,给人家讲COM组件,其实我连c++有虚函数表都不知道 ,时至今日,我已经失去了她。今后怕是一直会任由灵魂游荡,半梦半醒 ,即是人生 。

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