再谈System.BadImageFormatException

今天，当我们继续学习.NET异常处理系列时，我们将查看System.BadImageFormatException。System.BadImageFormatException与GIF或JPG无关，而是在.NET应用程序尝试加载与当前公共语言运行库（CLR）所需的正确格式不匹配的动态链接库（.dll）或可执行文件（.exe）时发生。
在本文中，我们将看到System.BadImageFormatException在.NET异常层次结构中的确切位置，并查看System.BadImageFormatException的一些潜在原因，让我们开始讨论它！

如前所述，System.BadImageFormatException发生在非常特殊的情况下：当.NET试图使用.dll或.exe时，即以某种方式与当前公共语言运行库不兼容。“不兼容的公共语言运行时”的定义可能有所不同，但通常这意味着.NET版本（1.1、2.0等）或各种编译程序集的CPU类型（32位与64位）不匹配。
最后，System.BadImageFormatExceptions表示版本控制不兼容。对于许多现代软件应用程序，的主要版本通常包括打破兼容性问题，防止与以前版本的某些方面向后兼容。.NET程序集（.dll或.exe）基本相同，尝试使用包含不兼容项的两种不同类型的程序集通常会生成System.BadImageFormatException。
为了说明这一点，我们将通过几个不同的例子。我已经包含了下面的完整代码示例以供参考，之后我们将更详细地探讨细节：

using System;
using System.Reflection;
using Utility;

namespace Airbrake.BadImageFormatException
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            LoadingNonDotNetLibraryExample();
            Logging.Log("-----------------");
            DifferingCPUExample();
            Logging.Log("-----------------");
            OldDotNetExample();
        }

        private static void LoadingNonDotNetLibraryExample()
        {
            try
            {
                // Generate path to notepad.exe.
                string filePath = Environment.ExpandEnvironmentVariables("%windir%") + @"\System32\notepad.exe";
                Assembly assem = Assembly.LoadFile(filePath);
            }
            catch (System.BadImageFormatException exception)
            {
                Logging.Log(exception);
            }
        }

        private static void DifferingCPUExample()
        {
            try
            {
                // Load Utility.dll, a 64-bit assembly.
                Assembly assem = Assembly.LoadFrom(@".\Utility.dll");
                Logging.Log(assem.ToString());
            }
            catch (System.BadImageFormatException exception)
            {
                Logging.Log(exception);
            }
        }

        private static void OldDotNetExample()
        {
            try
            {
                // Load Author-1.1.dll (compiled in .NET 1.1).
                Assembly assem = Assembly.LoadFrom(@".\Author-1.1.dll");
                Logging.Log(assem.ToString());
            }
            catch (System.BadImageFormatException exception)
            {
                Logging.Log(exception);
            }
        }
    }
}

using System;
using System.Diagnostics;

namespace Utility
{
    /// <summary>
    /// Houses all logging methods for various debug outputs.
    /// </summary>
    public static class Logging
    {
        /// <summary>
        /// Outputs to <see cref="System.Diagnostics.Debug.WriteLine"/> if DEBUG mode is enabled,
        /// otherwise uses standard <see cref="Console.WriteLine"/>.
        /// </summary>
        /// <param name="value">Value to be output to log.</param>
        public static void Log(object value)
        {
            #if DEBUG
                Debug.WriteLine(value);
            #else
                Console.WriteLine(value);
            #endif
        }

        /// <summary>
        /// When <see cref="Exception"/> parameter is passed, modifies the output to indicate
        /// if <see cref="Exception"/> was expected, based on passed in `expected` parameter.
        /// <para>Outputs the full <see cref="Exception"/> type and message.</para>
        /// </summary>
        /// <param name="exception">The <see cref="Exception"/> to output.</param>
        /// <param name="expected">Boolean indicating if <see cref="Exception"/> was expected.</param>
        public static void Log(Exception exception, bool expected = true)
        {
            string value = $"[{(expected ? "EXPECTED" : "UNEXPECTED")}] {exception.ToString()}: {exception.Message}";
            #if DEBUG
                Debug.WriteLine(value);
            #else
                Console.WriteLine(value);
            #endif
        }
    }
}

引发System.BadImageFormatException的第一种（也可以说是最常见的）方法是尝试使用非托管程序集时，就像它是使用.NET框架创建的程序集一样。非托管程序集是由.NET的公共语言运行库未处理和编译的代码生成的程序集。这包括许多较旧的应用程序和程序集，特别是为32位系统创建的应用程序和程序集。
作为一个例子，这里我们试图加载一个非托管程序集—特别是位于Windows/System32目录中的众所周知的notepad.exe程序集：

private static void LoadingNonDotNetLibraryExample()
{
    try
    {
        // Generate path to notepad.exe.
        string filePath = Environment.ExpandEnvironmentVariables("%windir%") + @"\System32\notepad.exe";
        Assembly assem = Assembly.LoadFile(filePath);
    }
    catch (System.BadImageFormatException exception)
    {
        Logging.Log(exception);
    }
}

.NET对此不满意，因为notepad.exe不受管理（不是使用.NET编译的），因此引发System.BadImageFormatException：

[EXPECTED] System.BadImageFormatException: The module was expected to contain an assembly manifest. (Exception from HRESULT: 0x80131018)
   at System.Reflection.RuntimeAssembly.nLoadFile(String path, Evidence evidence)
   at System.Reflection.Assembly.LoadFile(String path)
   at Airbrake.BadImageFormatException.Program.LoadingNonDotNetLibraryExample() in D:\work\Airbrake.io\Exceptions\.NET\Airbrake.BadImageFormatException\Program.cs:line 26: The module was expected to contain an assembly manifest. (Exception from HRESULT: 0x80131018)

另一种可能引发System.BadImageFormatException的方法是尝试加载使用不同于当前在.NET上执行的CPU类型编译的程序集。
例如，在我们的许多代码片段中，我们一直在使用包含日志类的简单实用程序名称空间，这使得在调试和测试期间输出日志信息更加容易。默认情况下，Utility.dll编译为64位程序集。但是，如果我们将当前的CPU配置切换为以x86（32位）CPU执行，则会遇到一些问题：

private static void DifferingCPUExample()
{
    try
    {
        // Generate path to Utility.dll, a 64-bit assembly.
        Assembly assem = Assembly.LoadFrom(@".\Utility.dll");
        Logging.Log(assem.ToString());
    }
    catch (System.BadImageFormatException exception)
    {
        Logging.Log(exception);
    }
}

当试图加载Utility.dll程序集（64位）时，当将当前代码编译为32位时，.NET抛出System.BadImageFormatException，通知我们这些格式不匹配：

[EXPECTED] System.BadImageFormatException: An attempt was made to load a program with an incorrect format. (Exception from HRESULT: 0x8007000B)
   at System.Reflection.RuntimeAssembly.nLoadFile(String path, Evidence evidence)
   at System.Reflection.Assembly.LoadFile(String path)
   at Airbrake.BadImageFormatException.Program.DifferingCPUExample() in D:\work\Airbrake.io\Exceptions\.NET\Airbrake.BadImageFormatException\Program.cs:line 40: An attempt was made to load a program with an incorrect format. (Exception from HRESULT: 0x8007000B)

最后，如果尝试加载使用更旧版本的.NET（如.NET 1.1）编译的程序集，我们也会遇到问题：

private static void OldDotNetExample()
{
    try
    {
        // Load Author-1.1.dll (compiled in .NET 1.1).
        Assembly assem = Assembly.LoadFrom(@".\Author-1.1.dll");
        Logging.Log(assem.ToString());
    }
    catch (System.BadImageFormatException exception)
    {
        Logging.Log(exception);
    }
}

在上述情况下，System.BadImageFormatException通常会在编译时抛出，而不是在运行时抛出，因为.NET编译器在试图首先执行任何代码之前都会识别出不兼容。