Microsoft .NET Native Developer Preview 内部初探(1)
Microsoft .NET Native Developer Preview 内部初探(1)
MS 前段时间发布了.NET Native Developer Preview，被广大人员赋予“C++的性能，.NET的生产力”之期望。我们暂时不管此技术现在是否有价值的讨论，先来谈谈下其内部实现。
研究环境：
为确保环境纯洁性，我搭建环境为 :
VMware-workstation-full-10.0.2-1744117
WIN 8.1 With update1 MSDN iso
VS2013 CHS + VS2013 UPDATE2 RC
netfx_NativeCompilation.msi(从http://msdn.microsoft.com/en-US/vstudio/dotnetnative下载)
准备研究：
安装完毕并启动VS2013,根据MSDN 的.NET Native 文档(http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn600165(v=vs.110).aspx)
我新建项目：
Visual C# -> 应用商店应用 -> Windows 应用程序 -> 网格应用程序(Windows)
新建项目后开启Native 编译；
然后在菜单 [生成] 里面 [活动解决方案平台] 选择 x64,（因为目前的版本仅支持X64和ARM平台）；
在 [项目] 菜单的 [生成] 选项卡里 [Compile with .NET Native tool chain] 上打对号；
在 [项目] 菜单的 [调试] 选项卡里选中如下：
ok，编译。。。你会发现编译速度很是慢长....。
然后看看我们的输出目录：
发现比正常的程序多了个[ilc.out]的目录，这个目录里面的程序就是本文的主角。
我们可以直接看到的差别就是 App1.exe 变的很小，5KB,而多了个App1.dll 7MB多；用CFF Explorer打开App1.exe:
查看其引入表：
发现
App1.exe只对App1.dll有引用，且只引用了App1.dll的导出函数RHBinder__ShimExeMain。
用IDA打开 App1.exe 找到入口函数可看到：
这句可以说明App1.exe是个stub，里面什么代码也没有，直接调用App1.dll的导出函数RHBinder__ShimExeMain。
ok，我们直接用IDA打开App1.dll等待分析完毕（dll较大，分析并加载符号较慢）：
我们可以看到App1.dll导出了下列函数：（其中就有）RHBinder__ShimExeMain
Name Address Ordinal ---- ------- ------- $thread_static_index 0000000000AD2DB0 1 AppendExceptionStackFrame 000000000076E004 2 CheckStaticClassConstruction 0000000000765598 3 CreateCommandLine 000000000076ABB8 4 CtorCharArray 00000000007734A8 5 CtorCharArrayStartLength 0000000000773190 6 CtorCharCount 0000000000772A28 7 CtorCharPtr 0000000000772EC0 8 CtorCharPtrStartLength 0000000000772C1C 9 FailFast 0000000000768E1C 10 GetRuntimeException 0000000000769084 11 RHBinder__ShimExeMain 0000000000426CF0 12 RHBinder__DllMain 0000000000426D24
自然，RHBinder__ShimExeMain是此程序的入口点。
下面我们用 CFF Explorer 打开App1.dll：
看其引入表：
把对系统dll(api-ms*)的引用排除,剩下：
mrt100_app.dll
App1.dll
也就是其引用了自身导出的：
CtorCharArrayStartLength
CreateCommandLine
CtorCharPtrStartLength
CtorCharPtr
CtorCharCount
CtorCharArray
引用别的dll的函数并不奇怪，但为什么引用自身导出的函数而不是直接调用这个就比较奇怪了，他是怎么实现的呢？因为连接时这个dll并不存在，也就没有这个dll的导出，不知道怎么链接的，以后分析吧。
明显这个是一些支持函数，并不是主要的，主角看来在另一个dll（mrt100_app.dll）身上：
CFF Explorer 打开 mrt100_app.dll：
看见没 Microsoft .NET Native Runtime......
用vc工具 dumpbin /exports mrt100_app.dll 看其导出：
1 Microsoft (R) COFF/PE Dumper Version 11.00.61030.0 2 Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved. 3 4 5 Dump of file mrt100_app.dll 6 7 File Type: DLL 8 9 Section contains the following exports for mrt100.dll 10 11 00000000 characteristics 12 533689BD time date stamp Sat Mar 29 16:52:13 2014 13 0.00 version 14 1 ordinal base 15 277 number of functions 16 277 number of names 17 18 ordinal hint RVA name 19 20 1 0 00035DD8 GetRuntimeException 21 2 1 00036314 ProcessFinalizers 22 3 2 00001EF8 RegisterCodeManager 23 4 3 00034DC0 RhBox 24 5 4 00036760 RhCanUnloadModule 25 6 5 000367C0 RhCollect 26 7 6 00002E00 RhEnableShutdownFinalization 27 8 7 00035E5C RhExceptionHandling_FailedAllocation 28 9 8 000361B8 RhExceptionHandling_ThrowClasslibArithmeticException 29 10 9 0003622C RhExceptionHandling_ThrowClasslibDivideByZeroException 30 11 A 00036144 RhExceptionHandling_ThrowClasslibIndexOutOfRangeException 31 12 B 000362A0 RhExceptionHandling_ThrowClasslibOverflowException 32 13 C 00035EDC RhExceptionHandling_ThrowInter 33 14 D 000360D8 RhExceptionHandling_ThrowIntra 34 15 E 00003244 RhFindBlob 35 16 F 00036498 RhGcStress_Initialize 36 17 10 00034C74 RhGetArrayElementType 37 18 11 00034C3C RhGetComponentSize 38 19 12 00034BA8 RhGetCorElementType 39 20 13 00003808 RhGetCurrentObjSize 40 21 14 00034B5C RhGetEETypeClassification 41 22 15 00034B0C RhGetEETypeHash 42 23 16 00003BAC RhGetExceptionsForCurrentThread 43 24 17 00003830 RhGetGCNow 44 25 18 00003618 RhGetGcCollectionCount 45 26 19 00003668 RhGetGcLatencyMode 46 27 1A 000368D0 RhGetGcTotalMemory 47 28 1B 00002CBC RhGetGenericInstantiation 48 29 1C 00034C10 RhGetInterface 49 30 1D 00003854 RhGetLastGCDuration 50 31 1E 0000383C RhGetLastGCStartTime 51 32 1F 00003114 RhGetLoadedModules 52 33 20 000037F8 RhGetLohCompactionMode 53 34 21 00003610 RhGetMaxGcGeneration 54 35 22 00003EF0 RhGetModuleFileNameAndBaseFromIP 55 36 23 000031A8 RhGetModuleFromEEType 56 37 24 00034C40 RhGetNonArrayBaseType 57 38 25 00034BBC RhGetNullableType 58 39 26 00034C34 RhGetNumInterfaces 59 40 27 000033E4 RhGetStaticFieldAddress 60 41 28 000034C0 RhGetThreadStaticFieldAddress 61 42 29 000030B0 RhGetValueTypeSize 62 43 2A 00035144 RhHandleAlloc 63 44 2B 000350C8 RhHandleAllocDependent 64 45 2C 0003504C RhHandleAllocVariable 65 46 2D 000045E8 RhHandleCompareExchangeVariableType 66 47 2E 00004388 RhHandleFree 67 48 2F 000043BC RhHandleGet 68 49 30 000043C0 RhHandleGetDependent 69 50 31 0000458C RhHandleGetVariableType 70 51 32 000043FC RhHandleSet 71 52 33 000043F4 RhHandleSetDependentSecondary 72 53 34 000045A8 RhHandleSetVariableType 73 54 35 00034BB0 RhHasReferenceFields 74 55 36 00002E10 RhHasShutdownStarted 75 56 37 00034BF4 RhIsArray 76 57 38 00034BCC RhIsNullable 77 58 39 000037E8 RhIsPromoted 78 59 3A 00003680 RhIsServerGc 79 60 3B 00034BDC RhIsString 80 61 3C 00034C04 RhIsValueType 81 62 3D 00034C88 RhMemberwiseClone 82 63 3E 00034EB4 RhNewArray 83 64 3F 00034FA8 RhNewObject 84 65 40 00036870 RhReRegisterForFinalize 85 66 41 00003694 RhRegisterGcCallout 86 67 42 00004404 RhRegisterRefCountedHandleCallback 87 68 43 00035210 RhRethrow 88 69 44 000017E0 RhSetErrorInfoBuffer 89 70 45 00003670 RhSetGcLatencyMode 90 71 46 00003800 RhSetLohCompactionMode 91 72 47 00002EFC RhSpinWait 92 73 48 000035E8 RhSuppressFinalize 93 74 49 00035CC4 RhThrowEx 94 75 4A 00035D1C RhThrowHwEx 95 76 4B 00034908 RhTypeCast_AreTypesAssignable 96 77 4C 00034728 RhTypeCast_AreTypesEquivalent 97 78 4D 000347D4 RhTypeCast_CheckArrayStore 98 79 4E 00033914 RhTypeCast_CheckCast 99 80 4F 000349F4 RhTypeCast_CheckCastArray 100 81 50 00033ADC RhTypeCast_CheckCastClass 101 82 51 000344E0 RhTypeCast_CheckCastInterface 102 83 52 00034A84 RhTypeCast_CheckUnbox 103 84 53 00034738 RhTypeCast_CheckVectorElemAddr 104 85 54 00034688 RhTypeCast_IsInstanceOf 105 86 55 00034610 RhTypeCast_IsInstanceOfArray 106 87 56 00033B6C RhTypeCast_IsInstanceOfClass 107 88 57 000346C4 RhTypeCast_IsInstanceOfInterface 108 89 58 00004D94 RhUnbox 109 90 59 00003750 RhUnregisterGcCallout 110 91 5A 000044B8 RhUnregisterRefCountedHandleCallback 111 92 5B 00003600 RhWaitForPendingFinalizers 112 93 5C 00002F0C RhYield 113 94 5D 00036930 RhpAssignRefEDX 114 95 5E 00036A30 RhpBulkWriteBarrier 115 96 5F 00036AD0 RhpCheckCctor 116 97 60 00036960 RhpCheckedAssignRefEDX 117 98 61 000369A0 RhpCheckedLockCmpXchg 118 99 62 000369F0 RhpCheckedXchg 119 100 63 00003E28 RhpClearThreadDoNotTriggerGC 120 101 64 00004FBC RhpDbl2IntOvf 121 102 65 00004FE4 RhpDbl2LngOvf 122 103 66 00005088 RhpDbl2ULng 123 104 67 0000500C RhpDbl2ULngOvf 124 105 68 00036B70 RhpDblRemRev 125 106 69 00036D10 RhpEHJumpByref 126 107 6A 00036CF0 RhpEHJumpObject 127 108 6B 00036CD0 RhpEHJumpScalar 128 109 6C 00005660 RhpETWLogLiveCom 129 110 6D 00005828 RhpETWShouldWalkCom 130 111 6E 000351C0 RhpFailFastForPInvokeException 131 112 6F 0000502C RhpFlt2IntOvf 132 113 70 00005058 RhpFlt2LngOvf 133 114 71 00036B30 RhpFltRemRev 134 115 72 00036CB0 RhpGcPoll 135 116 73 00036CC0 RhpGcPollStress 136 117 74 00036F70 RhpGetThread 137 118 75 00037740 RhpInitialInterfaceDispatch 138 119 76 00036F90 RhpInterfaceDispatch1 139 120 77 00037080 RhpInterfaceDispatch16 140 121 78 00036FB0 RhpInterfaceDispatch2 141 122 79 00037170 RhpInterfaceDispatch32 142 123 7A 00036FD0 RhpInterfaceDispatch4 143 124 7B 00037360 RhpInterfaceDispatch64 144 125 7C 00037010 RhpInterfaceDispatch8 145 126 7D 00036DD0 RhpLoopHijack 146 127 7E 000379F0 RhpNewArray 147 128 7F 00037900 RhpNewFast 148 129 80 00037940 RhpNewFinalizable 149 130 81 00003FCC RhpPInvokeExceptionGuard 150 131 82 00005C2C RhpRegisterModule 151 132 83 00037870 RhpResolveInterfaceMethod 152 133 84 00037CE0 RhpRethrow 153 134 85 000382B0 RhpReversePInvoke 154 135 86 00034D30 RhpReversePInvokeBadTransition 155 136 87 00038420 RhpReversePInvokeReturn 156 137 88 00003E6C RhpSetThreadDoNotTriggerGC 157 138 89 00036A70 RhpShutdown 158 139 8A 000063C4 RhpSuppressGcStress 159 140 8B 00037BD0 RhpThrowEx 160 141 8C 00043968 RhpTrapThreads 161 142 8D 000063C4 RhpUnsuppressGcStress 162 143 8E 00038260 RhpWaitForGC 163 144 8F 000381D0 RhpWaitForSuspend 164 145 90 00001FBC UnregisterCodeManager 165 146 91 00038454 _copysign 166 147 92 0003845A _ecvt_s 167 148 93 00038460 acos 168 149 94 00038466 acosf 169 150 95 0003846C asin 170 151 96 00038472 asinf 171 152 97 00038478 atan 172 153 98 0003847E atan2 173 154 99 00038484 atan2f 174 155 9A 0003848A atanf 175 156 9B 00038490 ceil 176 157 9C 00038496 ceilf 177 158 9D 0003849C copysign 178 159 9E 000384A2 copysignf 179 160 9F 000384A8 cos 180 161 A0 000384AE cosf 181 162 A1 000384B4 cosh 182 163 A2 000384BA coshf 183 164 A3 000384C0 exp 184 165 A4 000384C6 expf 185 166 A5 000384CC floor 186 167 A6 000384D2 floorf 187 168 A7 000384D8 fmod 188 169 A8 000384DE fmodf 189 170 A9 000384E4 log 190 171 AA 000384EA log10 191 172 AB 000384F0 log10f 192 173 AC 000384F6 logf 193 174 AD 000384FC memcmp 194 175 AE 00038502 memcpy 195 176 AF 00038508 memmove 196 177 B0 0003850E memset 197 178 B1 00038514 modf 198 179 B2 0003851A pow 199 180 B3 00038520 powf 200 181 B4 00038526 sin 201 182 B5 0003852C sinf 202 183 B6 00038532 sinh 203 184 B7 00038538 sinhf 204 185 B8 0003853E sqrt 205 186 B9 00038544 sqrtf 206 187 BA 0003BA70 t119 207 188 BB 0003ACD0 t13 208 189 BC 0003ACE8 t2 209 190 BD 0003649C t2.m0 210 191 BE 00036494 t2.m1 211 192 BF 0003B2A0 t27 212 193 C0 0003B2C0 t28 213 194 C1 0003AF78 t3 214 195 C2 00036498 t3.m0 215 196 C3 000364A4 t3.m1 216 197 C4 0003AD00 t32 217 198 C5 0003AD78 t35 218 199 C6 0003ADB8 t37 219 200 C7 0003ADD8 t38 220 201 C8 0003ADF8 t39 221 202 C9 0003AE18 t40 222 203 CA 0003AE30 t41 223 204 CB 0003AE80 t44 224 205 CC 00043010 t44static_data 225 206 CD 00043018 t45static_data 226 207 CE 000364A8 t5.m1 227 208 CF 0003B3A0 t50 228 209 D0 0003B450 t56 229 210 D1 00036314 t56.m0 230 211 D2 0003ACA0 t6 231 212 D3 0003B530 t67 232 213 D4 0003B548 t68 233 214 D5 00043020 t70static_data 234 215 D6 0003B5A0 t71 235 216 D7 00036144 t71.m10 236 217 D8 000360D8 t71.m11 237 218 D9 00035EDC t71.m12 238 219 DA 00035E5C t71.m13 239 220 DB 00035DD8 t71.m14 240 221 DC 00035D1C t71.m15 241 222 DD 00035CC4 t71.m16 242 223 DE 00035210 t71.m17 243 224 DF 000351C0 t71.m25 244 225 E0 000362A0 t71.m7 245 226 E1 0003622C t71.m8 246 227 E2 000361B8 t71.m9 247 228 E3 00043028 t71static_data 248 229 E4 00043000 t71static_gcdata 249 230 E5 0003AF10 t78 250 231 E6 0003B6A0 t81 251 232 E7 0003ACA8 t82 252 233 E8 0003ACB0 t83 253 234 E9 0003B6B8 t84 254 235 EA 0003AF28 t87 255 236 EB 0003B750 t90 256 237 EC 00035144 t90.m0 257 238 ED 000350C8 t90.m1 258 239 EE 00034C3C t90.m10 259 240 EF 00034C34 t90.m11 260 241 F0 00034C10 t90.m12 261 242 F1 00034C04 t90.m13 262 243 F2 00034BF4 t90.m14 263 244 F3 00034BDC t90.m15 264 245 F4 00034BCC t90.m16 265 246 F5 00034BBC t90.m17 266 247 F6 00034BB0 t90.m18 267 248 F7 00034BA8 t90.m19 268 249 F8 0003504C t90.m2 269 250 F9 00034B5C t90.m20 270 251 FA 00034B0C t90.m21 271 252 FB 00034FA8 t90.m3 272 253 FC 00034EB4 t90.m4 273 254 FD 00034DC0 t90.m5 274 255 FE 00034D30 t90.m6 275 256 FF 00034C88 t90.m7 276 257 100 00034C74 t90.m8 277 258 101 00034C40 t90.m9 278 259 102 0003B768 t91 279 260 103 0003B7E8 t95 280 261 104 00033B6C t95.m0 281 262 105 00033ADC t95.m1 282 263 106 000344E0 t95.m11 283 264 107 000347D4 t95.m12 284 265 108 00034738 t95.m13 285 266 109 00034728 t95.m15 286 267 10A 00034688 t95.m17 287 268 10B 00033914 t95.m18 288 269 10C 00034A84 t95.m2 289 270 10D 00034610 t95.m3 290 271 10E 000349F4 t95.m4 291 272 10F 000346C4 t95.m5 292 273 110 00034908 t95.m9 293 274 111 0003854A tan 294 275 112 00038550 tanf 295 276 113 00038556 tanh 296 277 114 0003855C tanhf 297 298 Summary 299 300 6000 .data 301 3000 .pdata 302 9000 .rdata 303 1000 .reloc 304 1000 .rsrc 305 39000 .text 306 1000 .tls
发现有些函数名称如 t71.m10 貌似是被混淆过呦~~
看其引入：
按照惯例排除(api-ms*)后仅剩下了个msvcr120_app.dll，这个是VC2012 Runtime里面的一个dll，相当于系统dll，就不多分析了。
回头看 App1.dll ，因为是个dll，所以他被加载后首先执行的是其入口点函数 RHBinder__DllMain，而 RHBinder__DllMain 里面没别的代码，仅仅直接调用了 RHBinder__DllProcessAttach：
我们看到其调用了几个类的静态构造函数 cctor.
当dll入口执行完毕后执行的是RHBinder__ShimExeMain
终于看见我们想要看的C#的入口函数$0_App1__Program_Main，很明显在AOT后AOT编译器给入口函数Main重命名了。
相应的托管代码在：C:\Users\BinSys\Desktop\App1\App1\obj\x64\Debug\App.g.i.cs
#if !DISABLE_XAML_GENERATED_MAIN public static class Program { [global::System.CodeDom.Compiler.GeneratedCodeAttribute("Microsoft.Windows.UI.Xaml.Build.Tasks"," 4.0.0.0")] [global::System.Diagnostics.DebuggerNonUserCodeAttribute()] static void Main(string[] args) { global::Windows.UI.Xaml.Application.Start((p) => new App()); } } #endif
是新new 了个App1的对象：
每个托管代码看来都有对象的Native实现哦。
因篇幅所限，先到这里，这篇看的是表面张什么样，下篇看看他怎么实现的（编译系统用的是MSBUILD，下篇应该着重扒开.net native 的msbuild 部分）。
