.NET 메서드의 Signature 바이트 코드 분석
.NET Profiler를 만들 때, 메서드의 signature 분석이 요구될 때가 있습니다. 일례로 예전 글에서,
CLR Profiler - 별도 정의한 .NET 코드를 호출하도록 IL 코드 변경
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/10959
C++ 측에서 IL 코드를 재정의해 .NET 메서드로,
public static void Enter() { ... }
호출을 넘기기 위해 저 Enter 메서드의 signature를 다음과 같이 구성해 등록해야만 했습니다.
COR_SIGNATURE sigFunctionProbe[] = {
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_DEFAULT, // default calling convention (쉽게 말해, static 멤버)
0x0, // # of arguments == 0
ELEMENT_TYPE_VOID, // return type == void
};
기왕 해보는 김에, 좀 더 복잡한 것을 통해 signature 분석 방법을 알아보겠습니다. ^^ 이를 위해 예제를 다음과 같이 작성하고,
using System;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApp1
{
public readonly struct TestItem
{
internal static Task InvokeAsync<T>(MulticastDelegate @delegate, T arg)
{
NextCall(@delegate, arg);
return null;
}
internal Task InvokeAsync2<T>(MulticastDelegate @delegate, T arg)
{
NextCall(@delegate, arg);
return null;
}
private static void NextCall(MulticastDelegate @delegate, object arg)
{
Console.WriteLine(arg);
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
}
}
}
ildasm을 이용해 역어셈블한 내용을 토대로,
C:\temp\ConsoleApp1\bin\Debug> ildasm /metadata=hex /bytes ConsoleApp1.exe /out=sample_il.txt
풀어보면, 예를 들어 "internal static Task InvokeAsync<T>(MulticastDelegate @delegate, T arg)" 메서드의 signature 출력에서 다음과 같은 바이트 출력을 볼 수 있습니다.
// SIG: 10 01 02 12 4D 12 51 1E 00
우선 가장 첫 번째 바이트는, corhdr.h에 있는 "
CorCallingConvention"이 담당합니다.
typedef enum CorCallingConvention
{
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_DEFAULT = 0x0,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_VARARG = 0x5,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_FIELD = 0x6,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_LOCAL_SIG = 0x7,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_PROPERTY = 0x8,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_UNMGD = 0x9,
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERICINST = 0xa, // generic method instantiation
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_NATIVEVARARG = 0xb, // used ONLY for 64bit vararg PInvoke calls
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_MAX = 0xc, // first invalid calling convention
// The high bits of the calling convention convey additional info
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_MASK = 0x0f, // Calling convention is bottom 4 bits
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_HASTHIS = 0x20, // Top bit indicates a 'this' parameter
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_EXPLICITTHIS = 0x40, // This parameter is explicitly in the signature
IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERIC = 0x10, // Generic method sig with explicit number of type arguments (precedes ordinary parameter count)
// 0x80 is reserved for internal use
} CorCallingConvention;
그래서, 0x10 == IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERIC이 되는데 이와 함께 static 메서드의 경우 "IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_DEFAULT"도 함께 지정된 것과 같습니다.
0x10 == IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERIC | IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_DEFAULT
만약 저 메서드가 instance 멤버였다면 첫 번째 바이트는 다음과 같이 바뀝니다.
0x30 == IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERIC | IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_HASTHIS
이후 차례로 다음의 의미를 갖는데,
// ========== 1. Generic 인자 및 매개 변수 수
01 == # of generic args (만약 IMAGE_CEE_CS_CALLCONV_GENERIC 유형이 아니라면 생략)
02 == # of arg
// ========== 2. 반환 타입
12 == 반환 타입의 CorElementType, 0x12 == ELEMENT_TYPE_CLASS
4D == 반환 타입(System.Threading.Tasks.Task)의 토큰에 대한 compressed 인코딩 값
// ========== 3. 인자 타입 ('# of arg' 값이 0 이라면 생략)
12 == 첫 번째 인자의 CorElementType, 0x12 == ELEMENT_TYPE_CLASS
51 == System.MulticastDelegate 토큰의 compressed 인코딩 값
1E == 두 번째 인자의 CorElementType, 0x1e == ELEMENT_TYPE_MVAR
00 == generic method의 타입 인덱스, 즉 T
이 중에서,
CorElementType의 경우 ELEMENT_TYPE_CLASS나 ELEMENT_TYPE_VALUETYPE이라면 뒤이어 "메타데이터 토큰의 compressed 인코딩 값"이 나오는데요, 이 값의 구성을 알아보려면 Metadata에 (반환 타입의 System.Threading.Tasks.Task에 해당하는) 토큰을 먼저 확인해야 합니다.
// TypeRef #19 (01000013)
// -------------------------------------------------------
// Token: 0x01000013
// ResolutionScope: 0x23000001
// TypeRefName: System.Threading.Tasks.Task
여기서 상위 1바이트가 RID라는 구분자라서 보통 IL disassembler에서는 (01)000013으로 표현하는데, "compressed" 시에는 인코딩 영향으로 rid를 잘라내는 식으로 구현합니다.
#define RidFromToken(tk) ((RID) ((tk) & 0x00ffffff))
그래서, 순수 토큰 id 값으로 2바이트 우측 shift 연산을 한 다음,
0x13 << 2 (결과 값: 4C)
해당 토큰이 "TypeRef"인지 "TypeSpec"인지에 따라 1 또는 2를 더합니다.
if (typeRef) 4C | 1;
else if (typeSpec) 4C | 2;
즉, 하위 2바이트를 shift 해 확보한 자리를 통해 0 == TypeDef, 1 == TypeRef, 2 == TypeSpec 유형의 토큰임을 알 수 있습니다. 이렇게 구한 값을 이제 범위에 따라 1, 2, 또는 4 바이트 인코딩을 합니다.
int ridIndex = ...id...;
if (ridIndex <= 0x7F)
{
// 작으면 1byte로 끝남.
// (BYTE)ridIndex;
}
else if (ridIndex >= 0x80 && ridIndex <= 0x3FFF)
{
// (short)(ridIndex |= 0x8000);
}
else
{
// (int)(ridIndex |= 0xC0000000);
}
그렇기 때문에, (01)000013이었던 System.Threading.Tasks.Task 타입의 토큰이 1바이트인 "4D"로 인코딩 된 것입니다. 이런 식으로 첫 번째 인자인 "12 51"도 해석할 수 있습니다.
// TypeRef #20 (01000014)
// -------------------------------------------------------
// Token: 0x01000014
// ResolutionScope: 0x23000001
// TypeRefName: System.MulticastDelegate
12 == ELEMENT_TYPE_CLASS
51 == System.MulticastDelegate 토큰(01000014)의 compressed 인코딩 값
마지막으로, 두 번째 인자는 generic이라 특별히 1E == ELEMENT_TYPE_MVAR 바이트가 선행이 된 다음 generic 인자의 "인덱스"가 지정이 되었습니다. 약간 혼란의 여지를 줄 수 있는데, 여기서 인덱스는 해당 메서드에서의 generic 인자의 순서가 아니라, 메타데이터에 등록된 generic 인자의 인덱스를 의미합니다.
사실,
지난 글에 소개한 라이브러리를 사용하면 위와 같은 내용을 코딩으로 작업할 필요는 없습니다. 가령, 다음의 메서드가 이미 그 작업을 아주 잘 수행하고 있기 때문입니다.
bool SigParser::ParseMethod(sig_elem_type elem_type)
; https://github.com/microsoftarchive/clrprofiler/blob/master/ILRewrite/ILRewriteProfiler/sigparse.inl#L340
(첨부 파일은
이 글의 예제 코드와
sample_il.txt 파일을 포함합니다.)
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