TypeRef 메타테이블에 등록되는 타입의 조건

닷넷 프레임워크에서는 타입 관련 메타데이터 테이블이 대표적으로 2개가 있는데, 각각 TypeDef, TypeRef가 이에 해당합니다. 2개의 구분 조건은 간단합니다. 어셈블리 스스로 정의한 타입은 TypeDef 테이블에 등록되고, 어셈블리 외부에서 정의한 타입을 참조한 경우에는 TypeRef에 등록됩니다.

그런데, "참조"의 조건이 재미있습니다.

예를 들어, System.Int32 타입의 경우 이것은 mscorlib.dll 어셈블리에 등록되어 있습니다. 그런 경우, 우리가 만든 어셈블리 내의 코드가 다음과 같다면?

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyFunc();
    }

    private static int MyFunc()
    {
        int n = 5;
        Console.WriteLine(n);
        return n;
    }
}

과연, System.Int32 타입이 TypeRef에 등록될까요? 답변은 "아니오"입니다. 반면 다음의 코드에서는 TypeRef 테이블에 System.Int32 타입이 등록됩니다.

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyFunc();
    }

    private static int MyFunc()
    {
        int n = 5;
        
        object obj = n; // 또는, string txt = n.ToString();
        Console.WriteLine(obj);
        return n;
    }
}

도대체 어떤 차이 때문일까요? 이는 TypeRef의 용도를 먼저 알아야 합니다. TypeRef는 외부 타입을 참조한 경우 그 타입이 어디에 저장되어 있는지 알아야 할 때이고, 이때 등록된 TypeRef 테이블의 인덱스 값을 사용하는 곳은 바로 "코드"입니다. 즉, IL 코드에서 TypeRef 테이블로부터 조회하지 않는 타입은 당연히 TypeRef에 등록될 필요가 없습니다.

이에 기반해서 첫 번째 예제를 IL 코드로 보면,

.method private hidebysig static int32  MyFunc() cil managed
// SIG: 00 00 08
{
  // Method begins at RVA 0x205c
  // Code size       16 (0x10)
  .maxstack  1
  .locals init ([0] int32 n,
           [1] int32 CS$1$0000)
  IL_0000:  /* 00   |                  */ nop
  IL_0001:  /* 1B   |                  */ ldc.i4.5
  IL_0002:  /* 0A   |                  */ stloc.0
  IL_0003:  /* 06   |                  */ ldloc.0
  IL_0004:  /* 28   | (0A)000005       */ call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)
  IL_0009:  /* 00   |                  */ nop
  IL_000a:  /* 06   |                  */ ldloc.0
  IL_000b:  /* 0B   |                  */ stloc.1
  IL_000c:  /* 2B   | 00               */ br.s       IL_000e
  IL_000e:  /* 07   |                  */ ldloc.1
  IL_000f:  /* 2A   |                  */ ret
} // end of method Program::MyFunc

어디에서도 System.Int32 타입에 대한 정보가 필요하지 않음을 알 수 있습니다. 하지만 2번째 예제를 보면,

.method private hidebysig static int32  MyFunc() cil managed
// SIG: 00 00 08
{
  // Method begins at RVA 0x205c
  // Code size       23 (0x17)
  .maxstack  1
  .locals init ([0] int32 n,
           [1] object obj,
           [2] int32 CS$1$0000)
  IL_0000:  /* 00   |                  */ nop
  IL_0001:  /* 1B   |                  */ ldc.i4.5
  IL_0002:  /* 0A   |                  */ stloc.0
  IL_0003:  /* 06   |                  */ ldloc.0
  IL_0004:  /* 8C   | (01)000007       */ box        [mscorlib]System.Int32
  IL_0009:  /* 0B   |                  */ stloc.1
  IL_000a:  /* 07   |                  */ ldloc.1
  IL_000b:  /* 28   | (0A)000005       */ call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(object)
  IL_0010:  /* 00   |                  */ nop
  IL_0011:  /* 06   |                  */ ldloc.0
  IL_0012:  /* 0C   |                  */ stloc.2
  IL_0013:  /* 2B   | 00               */ br.s       IL_0015
  IL_0015:  /* 08   |                  */ ldloc.2
  IL_0016:  /* 2A   |                  */ ret
} // end of method Program::MyFunc

보시는 바와 같이 0x01000007이라는 TypeRef 토큰 값이 사용되고 있습니다.

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이것이 문제가 되는 경우가 있습니다. ^^

IL 코드를 동적으로 삽입(IL-Code Injection)하는 상황을 가정해 보면, 다음과 같이 주석 처리된 코드를 동적으로 끼워넣는 경우가 바로 그런 난감한 상황입니다.

using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MyFunc();
    }

    private static int MyFunc()
    {
        int n = 5;
        /* object obj = n; */
        Console.WriteLine(n);
        return n;
    }
}

해당 어셈블리의 메타데이터에는 System.Int32에 대한 TypeRef 값이 없기 때문에 "box [mscorlib]System.Int32" 명령어도 사용할 수 없게 됩니다. 이것을 가능하게 만들려면 mscorlib 어셈블리 참조값과 함께 타입명을 DefineTypeRefByName 메서드에 전달해 주면 됩니다.

IMetaDataEmit::DefineTypeRefByName Method
; https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/unmanaged-api/metadata/imetadataemit-definetyperefbyname-method

이를 위해 우선, 현재 모듈의 참조 어셈블리 목록에서 mscorlib에 대한 토큰 값을 구해 옵니다.

mdAssemblyRef mscorLibRef = mdTokenNil;

{
    HCORENUM corEnum = 0;
    mdAssemblyRef assemblyRefs[1024];
    DWORD cAssemblyRefs = 0;

    while (true)
    {
        hr = pMetaDataAssemblyImport->EnumAssemblyRefs(&corEnum, assemblyRefs, 1024, &cAssemblyRefs);
        if (hr != S_OK || cAssemblyRefs == 0)
        {
            break;
        }

        wchar_t szAssemblyName[1024];
        DWORD chAssemblyName = 0;
        for (int i = 0; i < cAssemblyRefs; i++)
        {
            hr = pMetaDataAssemblyImport->GetAssemblyRefProps(assemblyRefs[i], nullptr, nullptr, 
                                szAssemblyName, 1024, &chAssemblyName, nullptr, nullptr, nullptr, nullptr);
            if (hr == S_OK)
            {
                printf("AssemblyRef == %S, token = 0x%x\n", szAssemblyName, assemblyRefs[i]);

                if (wcscmp(szAssemblyName, L"mscorlib") == 0)
                {
                    mscorLibRef = assemblyRefs[i];
                    break;
                }
            }
        }
    }

    if (corEnum != 0)
    {
        pMetaDataImport->CloseEnum(corEnum);
    }
}

이렇게 구한 mscorLibRef 값과 "System.Int32" 타입명을 건네주면 TypeRef 테이블에 등록됩니다. ^^

IMetaDataEmit2 *pEmit2;
hr = pMetaDataImport->QueryInterface(IID_IMetaDataEmit2, (LPVOID *)&pEmit2);

if (hr == S_OK && pEmit2 != nullptr)
{
    mdTypeRef foundTypeRef = mdTokenNil;
                
    hr = pEmit2->DefineTypeRefByName(mscorLibRef, L"System.Int32", &foundTypeRef);
    printf("System.Int32 == 0x%x", foundTypeRef);
    pEmit2->Release();
}

만약 이미 등록된 Type명을 DefineTypeRefByName로 다시 시도하면 hr == 0x00131197(META_S_DUPLICATE) 값을 반환합니다.

(첨부된 파일은 위의 코드를 포함한 예제 프로젝트입니다.)

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[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[최초 등록일: 2/15/2015]
[최종 수정일: 7/17/2021]


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by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com