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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

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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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