Динамически заменить содержимое метода С#?

Что я хочу сделать, это изменить способ выполнения С# метода при его вызове, чтобы я мог написать что-то вроде этого:

[Distributed]
public DTask<bool> Solve(int n, DEvent<bool> callback)
{
    for (int m = 2; m < n - 1; m += 1)
        if (m % n == 0)
            return false;
    return true;
}

Во время выполнения я должен иметь возможность анализировать методы, которые имеют атрибут Distributed (который я уже могу сделать), а затем вставлять код до того, как тело функции выполнится и после возвращения функции. Что еще более важно, мне нужно иметь возможность сделать это без изменения кода, где вызывается Solve или в начале функции (во время компиляции, это делается во время выполнения).

В настоящий момент я попытался выполнить этот бит кода (предположим, что t - это тип, в котором хранится Solve, а m - MethodInfo of Solve):

private void WrapMethod(Type t, MethodInfo m)
{
    // Generate ILasm for delegate.
    byte[] il = typeof(Dpm).GetMethod("ReplacedSolve").GetMethodBody().GetILAsByteArray();

    // Pin the bytes in the garbage collection.
    GCHandle h = GCHandle.Alloc((object)il, GCHandleType.Pinned);
    IntPtr addr = h.AddrOfPinnedObject();
    int size = il.Length;

    // Swap the method.
    MethodRental.SwapMethodBody(t, m.MetadataToken, addr, size, MethodRental.JitImmediate);
}

public DTask<bool> ReplacedSolve(int n, DEvent<bool> callback)
{
    Console.WriteLine("This was executed instead!");
    return true;
}

Однако MethodRental.SwapMethodBody работает только с динамическими модулями; а не те, которые уже были скомпилированы и сохранены в сборке.

Итак, я ищу способ эффективно выполнить SwapMethodBody на методе, который уже сохранен в загруженной и исполняемой сборке.

Обратите внимание: это не проблема, если мне нужно полностью копировать этот метод в динамический модуль, но в этом случае мне нужно найти способ копирования через IL, а также обновить все вызовы Solve() чтобы они указывали на новую копию.

Ответ 1

Подумайте о последствиях, если это возможно. Вы можете, например, заменить содержимое класса String и нанести havock. Когда метод загружается CLR, он не может быть изменен. Вы можете взглянуть на AOP и библиотеки, такие как Castle DynamicProxy, которые используются в насмешливых фреймворках, таких как Rhino Mocks.

Ответ 2

Для .NET 4 и выше

using System;
using System.Reflection;
using System.Runtime.CompilerServices;


namespace InjectionTest
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Target targetInstance = new Target();

            targetInstance.test();

            Injection.install(1);
            Injection.install(2);
            Injection.install(3);
            Injection.install(4);

            targetInstance.test();

            Console.Read();
        }
    }

    public class Target
    {
        public void test()
        {
            targetMethod1();
            Console.WriteLine(targetMethod2());
            targetMethod3("Test");
            targetMethod4();
        }

        private void targetMethod1()
        {
            Console.WriteLine("Target.targetMethod1()");

        }

        private string targetMethod2()
        {
            Console.WriteLine("Target.targetMethod2()");
            return "Not injected 2";
        }

        public void targetMethod3(string text)
        {
            Console.WriteLine("Target.targetMethod3("+text+")");
        }

        private void targetMethod4()
        {
            Console.WriteLine("Target.targetMethod4()");
        }
    }

    public class Injection
    {        
        public static void install(int funcNum)
        {
            MethodInfo methodToReplace = typeof(Target).GetMethod("targetMethod"+ funcNum, BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Public);
            MethodInfo methodToInject = typeof(Injection).GetMethod("injectionMethod"+ funcNum, BindingFlags.Instance | BindingFlags.Static | BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Public);
            RuntimeHelpers.PrepareMethod(methodToReplace.MethodHandle);
            RuntimeHelpers.PrepareMethod(methodToInject.MethodHandle);

            unsafe
            {
                if (IntPtr.Size == 4)
                {
                    int* inj = (int*)methodToInject.MethodHandle.Value.ToPointer() + 2;
                    int* tar = (int*)methodToReplace.MethodHandle.Value.ToPointer() + 2;
#if DEBUG
                    Console.WriteLine("\nVersion x86 Debug\n");

                    byte* injInst = (byte*)*inj;
                    byte* tarInst = (byte*)*tar;

                    int* injSrc = (int*)(injInst + 1);
                    int* tarSrc = (int*)(tarInst + 1);

                    *tarSrc = (((int)injInst + 5) + *injSrc) - ((int)tarInst + 5);
#else
                    Console.WriteLine("\nVersion x86 Release\n");
                    *tar = *inj;
#endif
                }
                else
                {

                    long* inj = (long*)methodToInject.MethodHandle.Value.ToPointer()+1;
                    long* tar = (long*)methodToReplace.MethodHandle.Value.ToPointer()+1;
#if DEBUG
                    Console.WriteLine("\nVersion x64 Debug\n");
                    byte* injInst = (byte*)*inj;
                    byte* tarInst = (byte*)*tar;


                    int* injSrc = (int*)(injInst + 1);
                    int* tarSrc = (int*)(tarInst + 1);

                    *tarSrc = (((int)injInst + 5) + *injSrc) - ((int)tarInst + 5);
#else
                    Console.WriteLine("\nVersion x64 Release\n");
                    *tar = *inj;
#endif
                }
            }
        }

        private void injectionMethod1()
        {
            Console.WriteLine("Injection.injectionMethod1");
        }

        private string injectionMethod2()
        {
            Console.WriteLine("Injection.injectionMethod2");
            return "Injected 2";
        }

        private void injectionMethod3(string text)
        {
            Console.WriteLine("Injection.injectionMethod3 " + text);
        }

        private void injectionMethod4()
        {
            System.Diagnostics.Process.Start("calc");
        }
    }

}

Ответ 3

Harmony - это библиотека с открытым исходным кодом, предназначенная для замены, декорирования или модификации существующих методов С# любого вида во время выполнения. Основное внимание уделяется играм и плагинам, написанным в Моно, но этот метод можно использовать с любой версией .NET. Он также заботится о нескольких изменениях того же метода (они накапливаются вместо перезаписи).

Он создает методы типа DynamicMethod для каждого исходного метода и испускает для него код, который вызывает пользовательские методы в начале и в конце. Он также позволяет вам писать фильтры для обработки исходного кода IL, который позволяет более детально манипулировать исходным методом.

Чтобы завершить процесс, он записывает простой ассемблер в батуте исходного метода, который указывает на сборщик, сгенерированный при компиляции динамического метода. Это работает для 32/64Bit для Windows, MacOS и любого Linux, поддерживаемого Mono.

Ответ 4

Вы можете изменить содержимое метода во время выполнения. Но вы не должны этого делать, и настоятельно рекомендуется сохранить это для целей тестирования.

Просто взгляните на:

http://www.codeproject.com/Articles/463508/NET-CLR-Injection-Modify-IL-Code-during-Run-time

В принципе, вы можете:

  • Получить контент IL-метода через MethodInfo.GetMethodBody(). GetILAsByteArray()
  • Беспокойство с этими байтами.

    Если вы просто хотите добавить или добавить какой-то код, просто представьте/добавьте коды операций, которые вы хотите (будьте осторожны, если вы оставите стек чистым, хотя)

    Вот несколько советов, чтобы "скомпилировать" существующий IL:

    • Возвращенные байты - это последовательность инструкций IL, за которыми следуют их аргументы (если у них есть некоторые - например, ".call" имеет один аргумент: токен вызываемого метода и ".pop" не имеет)
    • Соответствие между IL-кодами и байтами, которые вы найдете в возвращаемом массиве, может быть найдено с помощью OpCodes.YourOpCode.Value(это реальное значение байта кода операции, сохраненное в вашей сборке)
    • Аргументы, добавленные после того, как IL-коды могут иметь разные размеры (от одного до нескольких байтов), в зависимости от кода операции, называемого
    • Вы можете найти маркеры, на которые ссылаются аргументы, используя соответствующие методы. Например, если ваш IL содержит ".call 354354" (закодирован как 28 00 05 68 32 в шестнадцатеричном формате, 28h = 40 - это код ".call" и 56832h = 354354), соответствующий вызываемый метод можно найти, используя MethodBase.GetMethodFromHandle(354354) )
  • После изменения вы можете переустановить массив байтов IL через InjectionHelper.UpdateILCodes(метод MethodInfo, byte [] ilCodes) - см. ссылку, упомянутую выше

    Это "небезопасная" часть... Это хорошо работает, но это связано с взломом внутренних механизмов CLR...

Ответ 5

вы можете его заменить, если этот метод не является виртуальным, не общим, а не общим типом, а не встроенным и на табличке x86:

MethodInfo methodToReplace = ...
RuntimeHelpers.PrepareMetod(methodToReplace.MethodHandle);

var getDynamicHandle = Delegate.CreateDelegate(Metadata<Func<DynamicMethod, RuntimeMethodHandle>>.Type, Metadata<DynamicMethod>.Type.GetMethod("GetMethodDescriptor", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic)) as Func<DynamicMethod, RuntimeMethodHandle>;

var newMethod = new DynamicMethod(...);
var body = newMethod.GetILGenerator();
body.Emit(...) // do what you want.
body.Emit(OpCodes.jmp, methodToReplace);
body.Emit(OpCodes.ret);

var handle = getDynamicHandle(newMethod);
RuntimeHelpers.PrepareMethod(handle);

*((int*)new IntPtr(((int*)methodToReplace.MethodHandle.Value.ToPointer() + 2)).ToPointer()) = handle.GetFunctionPointer().ToInt32();

//all call on methodToReplace redirect to newMethod and methodToReplace is called in newMethod and you can continue to debug it, enjoy.

Ответ 6

Логарифмическое решение, но с интерфейсом для тел методов обмена. Кроме того, более простой пример.

using System;
using System.Linq;
using System.Reflection;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace DynamicMojo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Animal kitty = new HouseCat();
            Animal lion = new Lion();
            var meow = typeof(HouseCat).GetMethod("Meow", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);
            var roar = typeof(Lion).GetMethod("Roar", BindingFlags.Instance | BindingFlags.NonPublic);

            Console.WriteLine("<==(Normal Run)==>");
            kitty.MakeNoise(); //HouseCat: Meow.
            lion.MakeNoise(); //Lion: Roar!

            Console.WriteLine("<==(Dynamic Mojo!)==>");
            DynamicMojo.SwapMethodBodies(meow, roar);
            kitty.MakeNoise(); //HouseCat: Roar!
            lion.MakeNoise(); //Lion: Meow.

            Console.WriteLine("<==(Normality Restored)==>");
            DynamicMojo.SwapMethodBodies(meow, roar);
            kitty.MakeNoise(); //HouseCat: Meow.
            lion.MakeNoise(); //Lion: Roar!

            Console.Read();
        }
    }

    public abstract class Animal
    {
        public void MakeNoise() => Console.WriteLine($"{this.GetType().Name}: {GetSound()}");

        protected abstract string GetSound();
    }

    public sealed class HouseCat : Animal
    {
        protected override string GetSound() => Meow();

        private string Meow() => "Meow.";
    }

    public sealed class Lion : Animal
    {
        protected override string GetSound() => Roar();

        private string Roar() => "Roar!";
    }

    public static class DynamicMojo
    {
        /// <summary>
        /// Swaps the function pointers for a and b, effectively swapping the method bodies.
        /// </summary>
        /// <exception cref="ArgumentException">
        /// a and b must have same signature
        /// </exception>
        /// <param name="a">Method to swap</param>
        /// <param name="b">Method to swap</param>
        public static void SwapMethodBodies(MethodInfo a, MethodInfo b)
        {
            if (!HasSameSignature(a, b))
            {
                throw new ArgumentException("a and b must have have same signature");
            }

            RuntimeHelpers.PrepareMethod(a.MethodHandle);
            RuntimeHelpers.PrepareMethod(b.MethodHandle);

            unsafe
            {
                if (IntPtr.Size == 4)
                {
                    int* inj = (int*)b.MethodHandle.Value.ToPointer() + 2;
                    int* tar = (int*)a.MethodHandle.Value.ToPointer() + 2;

                    byte* injInst = (byte*)*inj;
                    byte* tarInst = (byte*)*tar;

                    int* injSrc = (int*)(injInst + 1);
                    int* tarSrc = (int*)(tarInst + 1);

                    int tmp = *tarSrc;
                    *tarSrc = (((int)injInst + 5) + *injSrc) - ((int)tarInst + 5);
                    *injSrc = (((int)tarInst + 5) + tmp) - ((int)injInst + 5);
                }
                else
                {
                    throw new NotImplementedException($"{nameof(SwapMethodBodies)} doesn't yet handle IntPtr size of {IntPtr.Size}");
                }
            }
        }

        private static bool HasSameSignature(MethodInfo a, MethodInfo b)
        {
            bool sameParams = !a.GetParameters().Any(x => !b.GetParameters().Any(y => x == y));
            bool sameReturnType = a.ReturnType == b.ReturnType;
            return sameParams && sameReturnType;
        }
    }
}

Ответ 7

Я знаю, что это не точный ответ на ваш вопрос, но обычный способ сделать это - использовать заводы/прокси-подход.

Сначала мы объявляем базовый тип.

public class SimpleClass
{
    public virtual DTask<bool> Solve(int n, DEvent<bool> callback)
    {
        for (int m = 2; m < n - 1; m += 1)
            if (m % n == 0)
                return false;
        return true;
    }
}

Затем мы можем объявить производный тип (назовите его прокси).

public class DistributedClass
{
    public override DTask<bool> Solve(int n, DEvent<bool> callback)
    {
        CodeToExecuteBefore();
        return base.Slove(n, callback);
    }
}

// At runtime

MyClass myInstance;

if (distributed)
    myInstance = new DistributedClass();
else
    myInstance = new SimpleClass();

Полученный тип также может быть сгенерирован во время выполнения.

public static class Distributeds
{
    private static readonly ConcurrentDictionary<Type, Type> pDistributedTypes = new ConcurrentDictionary<Type, Type>();

    public Type MakeDistributedType(Type type)
    {
        Type result;
        if (!pDistributedTypes.TryGetValue(type, out result))
        {
            if (there is at least one method that have [Distributed] attribute)
            {
                result = create a new dynamic type that inherits the specified type;
            }
            else
            {
                result = type;
            }

            pDistributedTypes[type] = result;
        }
        return result;
    }

    public T MakeDistributedInstance<T>()
        where T : class
    {
        Type type = MakeDistributedType(typeof(T));
        if (type != null)
        {
            // Instead of activator you can also register a constructor delegate generated at runtime if performances are important.
            return Activator.CreateInstance(type);
        }
        return null;
    }
}

// In your code...

MyClass myclass = Distributeds.MakeDistributedInstance<MyClass>();
myclass.Solve(...);

Единственная потеря производительности при построении производного объекта, первый раз довольно медленный, потому что он будет использовать много отражения и отражения. Все остальные времена, это стоимость параллельного поиска таблицы и конструктора. Как сказано, вы можете оптимизировать конструкцию с помощью

ConcurrentDictionary<Type, Func<object>>.

Ответ 9

Существует несколько фреймворков, которые позволяют динамически изменять любой метод во время выполнения (они используют интерфейс ICLRProfiling, упомянутый пользователем152949):

Есть также несколько фреймворков, которые издеваются над внутренними компонентами.NET, они, скорее всего, более хрупкие и, вероятно, не могут изменить встроенный код, но, с другой стороны, они полностью автономны и не требуют от вас использования обычная пусковая установка.

  • Гармония: лицензия MIT. Кажется, на самом деле он был успешно использован в нескольких игровых моделях, поддерживает как.NET, так и Mono.
  • Deviare In Process Instrumentation Двигатель: GPLv3 и коммерческий. Поддержка.NET в настоящее время отмечена как экспериментальная, но, с другой стороны, имеет преимущество от коммерческой поддержки.

Ответ 10

Основываясь на ответе на этот и другой вопрос, я придумал эту приведенную в порядок версию:

public static unsafe MethodReplacementState Replace(this MethodInfo methodToReplace, MethodInfo methodToInject)
        {
//#if DEBUG
            RuntimeHelpers.PrepareMethod(methodToReplace.MethodHandle);
            RuntimeHelpers.PrepareMethod(methodToInject.MethodHandle);
//#endif
            MethodReplacementState state;

            IntPtr tar = methodToReplace.MethodHandle.Value;
            if (!methodToReplace.IsVirtual)
                tar += 8;
            else
            {
                var index = (int)(((*(long*)tar) >> 32) & 0xFF);
                var classStart = *(IntPtr*)(methodToReplace.DeclaringType.TypeHandle.Value + (IntPtr.Size == 4 ? 40 : 64));
                tar = classStart + IntPtr.Size * index;
            }
            var inj = methodToInject.MethodHandle.Value + 8;
#if DEBUG
            tar = *(IntPtr*)tar + 1;
            inj = *(IntPtr*)inj + 1;
            state.Location = tar;
            state.OriginalValue = new IntPtr(*(int*)tar);

            *(int*)tar = *(int*)inj + (int)(long)inj - (int)(long)tar;
            return state;

#else
            state.Location = tar;
            state.OriginalValue = *(IntPtr*)tar;
            * (IntPtr*)tar = *(IntPtr*)inj;
            return state;
#endif
        }
    }

    public struct MethodReplacementState : IDisposable
    {
        internal IntPtr Location;
        internal IntPtr OriginalValue;
        public void Dispose()
        {
            this.Restore();
        }

        public unsafe void Restore()
        {
#if DEBUG
            *(int*)Location = (int)OriginalValue;
#else
            *(IntPtr*)Location = OriginalValue;
#endif
        }
    }