monodis是mono發(fā)行包里的一個工具，作用類似與ms的ildasm，可以把dotnet pe文件反編譯為msil文件（另外有個托管代碼的實現(xiàn)Mono.Cecil）。這個工具的實現(xiàn)很簡單，就是根據(jù)PE文件的格式與規(guī)范去解析。選擇這個主題的原因有很多，首先PE文件作為進行分析mono的基礎，畢竟這里是metadata的來源;另外通過分析msil語言，可以為后續(xù)的VM執(zhí)行引擎做準備，畢竟無論是jit還是aot，都是從msil到x86代碼的轉(zhuǎn)換,msil是第一步;當然了解這個還可以為很多其他項目的分析做準備，比如最近我脫離reflector很喜歡的一個工具ilspy,是把msil做ast分析轉(zhuǎn)換為C#。好了，簡介到此為止，下面來具體分析下這個工具的源碼實現(xiàn)。
一.文件結構及依賴
monodis在mono/dis目錄下，通過查看makefile可見mono依賴于libmono-$(API_VER).la，這部分功能主要和mono共用metadata解析部分的代碼，除了這些monodis自身的文件包括:
1.main.c：這個主要是提供參數(shù)解析及程序的入口，有參數(shù)可見monodis可以提供PE文件各部分信息的單獨輸出。
2.dump.c：這個是main.c里輸出各種table直接調(diào)用的方法，比如assembly,typeref,class,method,filed,event等等我們非常關心的一些東西。
3.get.c：主要提供一些stringfy的方法，即把MonoImage,MonoMethodSignature,MonoGenericContainer等Mono metadata相關的數(shù)據(jù)結構表示為disassemble后的字符串。
4.dis-cil.c：這個可能是我們最關心的方法了，因為它的作用就是把MonoMethodHeader輸出為msil代碼。
5.util.c:這個文件提供了四個工具方法：map和flags是查表方法，根據(jù)傳入的32位值得到相應的字符串標記，還有hex_dump和datadump，這兩個是把data直接輸出的。
二.反編譯的過程
1.加載file，解釋為assembly：
這一塊功能主要是由libmono實現(xiàn)的，具體代碼在image.c/do_mono_image_load函數(shù)中， 這一塊是和mono共用的，我們這里所關心的就是load_metadata所調(diào)用的load_tables方法，因為MonoImage->tables是后續(xù)所有解析的來源，具體這一塊的實現(xiàn)這里不詳細的講，因為這個不是本文的重點。
2.由上一步的工作得到了monodis反編譯過程中需要的MonoImage結構體數(shù)據(jù)，下面就進行了如下一系列的工作：
dump_header_data (img);
dis_directive_assemblyref (img);
dis_directive_assembly (img);
dis_directive_file (img);
dis_directive_mresource (img);
dis_directive_module (img);
dis_directive_moduleref (img);
dis_exported_types (img);
dis_nt_header (img);
dis_mresource (img);
dis_types (img, 0);
dis_data (img);
由函數(shù)名即可得知，這是處理各個table呢。由于其中大部分工作都類似，所有這里只選擇分析其中最具代表性的dis_directive_assemblyref方法和最重要的distypes這個方法。
2.1：下面來著重講一下這個通用的工作流程，也就是以上方法通用的解析步驟，以dis_directive_assemblyref為例：
static void
dis_directive_assemblyref (MonoImage *m)
{
MonoTableInfo *t = &m->tables [MONO_TABLE_ASSEMBLYREF];
guint32 cols [MONO_ASSEMBLYREF_SIZE];
int i;
if (t->base == NULL)
return;
for (i = 0; i < t->rows; i++){
char *esc, *flags;
mono_metadata_decode_row (t, i, cols, MONO_ASSEMBLYREF_SIZE);
esc = get_escaped_name (mono_metadata_string_heap (m, cols [MONO_ASSEMBLYREF_NAME]));
flags = assembly_flags (cols [MONO_ASSEMBLYREF_FLAGS]);
fprintf (output,
".assembly extern %s%s\n"
"{\n"
" .ver %d:%d:%d:%d\n",
flags,
esc,
cols [MONO_ASSEMBLYREF_MAJOR_VERSION], cols [MONO_ASSEMBLYREF_MINOR_VERSION],
cols [MONO_ASSEMBLYREF_BUILD_NUMBER], cols [MONO_ASSEMBLYREF_REV_NUMBER]
);
dump_cattrs (m, MONO_TOKEN_ASSEMBLY_REF | (i + 1), " ");
if (cols [MONO_ASSEMBLYREF_CULTURE]){
fprintf (output, " .locale %s\n", mono_metadata_string_heap (m, cols [MONO_ASSEMBLYREF_CULTURE]));
}
if (cols [MONO_ASSEMBLYREF_PUBLIC_KEY]){
const char* b = mono_metadata_blob_heap (m, cols [MONO_ASSEMBLYREF_PUBLIC_KEY]);
int len = mono_metadata_decode_blob_size (b, &b);
char *dump = data_dump (b, len, "\t\t");
fprintf (output, " .publickeytoken =%s", dump);
g_free (dump);
}
fprintf (output, "}\n");
g_free (flags);
g_free (esc);
}
}
首先從m->tables取得相應的table得到MonoTableInfo，具體這個數(shù)據(jù)是從哪里來的，是第一步所做的工作，得到tableinfo之后，會對其進行遍歷，然后用mono_metadata_decode_row解析到定義過的col變量里。這個col的大小及每個字段的定義都在row-indexes.h定義的各種枚舉里面，至于為什么以及每個字段的含義，請直接參考PE文件格式，另外有本書寫的也非常好《加密與解密》。取得col數(shù)據(jù)之后，就是把這些數(shù)據(jù)根據(jù)msil的文件格式要求輸出，如上例以及我測試用的一個PE文件輸出為：
.assembly extern mscorlib
{
.ver 2:0:0:0
.publickeytoken = (B7 7A 5C 56 19 34 E0 89 ) // .z\V.4..
}
其他的一些table輸出方式與上面一樣，只是格式不同而已。
2.2:現(xiàn)在來分析其中最重要的也是我們最關心的distype方法。這里其實有幾個重要的部分，依次進行分析：
(1).輸出type的基本信息，包括name,namespace以及type相關的attribute，這部分邏輯是通用的，和dis_directive_assemblyref一樣的方式。
(2).輸出field,method,property,event等type的成員。分別對應dis_field_list,dis_method_list,dis_property_list,dis_event_list方法。這里只分析其中典型的dis_method_list方法其中的dis_code方法。
首先由mono_image_rva_map獲取一個方法的偏移量指針，然后再由mono_metadata_parse_mh_full得到這個方法的MonoMethodHeader。以下是其定義：
struct _MonoMethodHeader {
const unsigned char *code;
#ifdef MONO_SMALL_CONFIG
guint16 code_size;
#else
guint32 code_size;
#endif
guint16 max_stack : 15;
unsigned int is_transient: 1; /* mono_metadata_free_mh () will actually free this header */
unsigned int num_clauses : 15;
/* if num_locals != 0, then the following apply: */
unsigned int init_locals : 1;
guint16 num_locals;
MonoExceptionClause *clauses;
MonoType *locals [MONO_ZERO_LEN_ARRAY];
};
如果看著這個結構體特別親切，那就對了。這個就是msil中的method的一個抽象，比如locals,exception clause,code等。
其實對_MonoMethodHeader的輸出，就是對這個結構的一個stringfy。當然由code到msil還需要一個過程，那就是disassemble_cil方法所做的工作了。這個過程就是把code根據(jù)其對應的opcode進行翻譯，解釋為我們平常熟悉的msil了。這個翻譯的過程很簡單，具體代碼在dis-cil.c中的disassemble_cil方法，其中需要注意的一點就是會根據(jù)每個opcode的argument不同而翻譯為不同的表示。
好了，這就是monodis的一些關鍵部分，當然還有很多沒有解釋也沒有必要去解釋，因為都是類似的操作，把這個過程搞清楚則對metadata,image,msil等一些基礎性的概念有更深的了解，也是進一步分析mono的基礎。
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