聊一聊被 .NET程序员 遗忘的 COM 组件
一：背景
1.讲故事
最近遇到了好几起和 COM 相关的Dump,由于对 COM 整体运作不是很了解，所以分析此类dump还是比较头疼的，比如下面这个经典的 COM 调用栈。
0:044> ~~[138c]s
win32u!NtUserMessageCall+0x14:
00007ffc`5c891184 c3 ret
0:061> k
# Child-SP RetAddr Call Site
00 0000008c`00ffec68 00007ffc`5f21bfbe win32u!NtUserMessageCall+0x14
01 0000008c`00ffec70 00007ffc`5f21be38 user32!SendMessageWorker+0x11e
02 0000008c`00ffed10 00007ffc`124fd4af user32!SendMessageW+0xf8
03 0000008c`00ffed70 00007ffc`125e943b xxx!DllUnregisterServer+0x3029f
04 0000008c`00ffeda0 00007ffc`125e9685 xxx!DllUnregisterServer+0x11c22b
05 0000008c`00ffede0 00007ffc`600b50e7 xxx!DllUnregisterServer+0x11c475
06 0000008c`00ffee20 00007ffc`60093ccd ntdll!LdrpCallInitRoutine+0x6f
07 0000008c`00ffee90 00007ffc`60092eef ntdll!LdrpProcessDetachNode+0xf5
08 0000008c`00ffef60 00007ffc`600ae319 ntdll!LdrpUnloadNode+0x3f
09 0000008c`00ffefb0 00007ffc`600ae293 ntdll!LdrpDecrementModuleLoadCountEx+0x71
0a 0000008c`00ffefe0 00007ffc`5cd7c00e ntdll!LdrUnloadDll+0x93
0b 0000008c`00fff010 00007ffc`5d47cf78 KERNELBASE!FreeLibrary+0x1e
0c 0000008c`00fff040 00007ffc`5d447aa3 combase!CClassCache::CDllPathEntry::CFinishObject::Finish+0x28 [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 3420]
0d 0000008c`00fff070 00007ffc`5d4471a9 combase!CClassCache::CFinishComposite::Finish+0x4b [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 3530]
0e 0000008c`00fff0a0 00007ffc`5d3f1499 combase!CClassCache::FreeUnused+0xdd [onecore\com\combase\objact\dllcache.cxx @ 6547]
0f 0000008c`00fff650 00007ffc`5d3f13c7 combase!CoFreeUnusedLibrariesEx+0x89 [onecore\com\combase\objact\dllapi.cxx @ 117]
10 (Inline Function) --------`-------- combase!CoFreeUnusedLibraries+0xa [onecore\com\combase\objact\dllapi.cxx @ 74]
11 0000008c`00fff690 00007ffc`6008a019 combase!CDllHost::MTADllUnloadCallback+0x17 [onecore\com\combase\objact\dllhost.cxx @ 929]
12 0000008c`00fff6c0 00007ffc`6008bec4 ntdll!TppTimerpExecuteCallback+0xa9
13 0000008c`00fff710 00007ffc`5f167e94 ntdll!TppWorkerThread+0x644
14 0000008c`00fffa00 00007ffc`600d7ad1 kernel32!BaseThreadInitThunk+0x14
15 0000008c`00fffa30 00000000`00000000 ntdll!RtlUserThreadStart+0x21
为了做一个简单的梳理，我们搭建一个简单的多语言 COM 互操作。
二：COM 多语言互操作
1. 背景
可能很多新生代的程序员都不知道 COM ，最多也只听过这个名词，其实在 Windows 上有海量的 COM 组件，这些组件信息都是注册在 HKEY_CLASSES_ROOT\CLSID 节点目录，截图如下：
这个和微服务中的 注册中心 是一个道理，这一篇我们用 C# 写一个COM组件，用 C++ 去调用。
2. C# 写一个 COM 组件
写一个 .NET Framework 4.8 下的 32bit FlyCom 组件，一个接口，一个实现类，具体原理后续再分析，先搭建尝尝鲜， C# 代码如下：
namespace FlyCom
{
[Guid("31A3CED7-B4F1-4D59-881A-EA1D7ABCC4CF")]
public interface BaseFly
{
[DispId(1)]
string Show(string str);
}
[Guid("270C3ED3-053D-4324-9176-9C3FA2BE58A7")]
[ProgId("FlyCom.Show")]
public class Fly : BaseFly
{
public string Show(string str)
{
return $"str={str}, length={str.Length}";
}
}
}
这里简单说一下：
- Guid
一个是接口(BaseFly) 的唯一码，即 IID 信息， 一个是 COM组件的 唯一码，叫做 CLSID。
- ProgId
因为 GUID 不方便记忆，所以给这个 COM组件 取一个别名叫 FlyCom.Show 。
- DispId
这个是为了遵循 COM多语言互通下的 vtable调用标准，表示第一个接口方法是 Show，后续再聊。
有了代码，接下来还要做三个配置。
- 对 COM 的可见性
修改 AssemblyInfo.cs 中的 ComVisible = true，参考如下：
// Setting ComVisible to false makes the types in this assembly not visible
// to COM components. If you need to access a type in this assembly from
// COM, set the ComVisible attribute to true on that type.
[assembly: ComVisible(true)]
- 生成签名
一般来说，将 com 放到 注册表，最好都生成一个强签名，否则会有警告提示。
- 注册 com 互操作
在属性面板中，选择 Build 选项卡，选中 Register for COM interop 选项即可。
3. 注册 COM 到注册表
要将 com组件 放到注册表，需要使用注册表编辑工具 regasm。
Microsoft Windows [版本 10.0.19042.746]
(c) 2020 Microsoft Corporation. 保留所有权利。
C:\Users\Administrator>cd /d C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v10.0A\bin\NETFX 4.8 Tools\x64
C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v10.0A\bin\NETFX 4.8 Tools\x64>C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\v4.0.30319\regasm.exe D:\net6\ConsoleApp1\FlyCom\bin\Debug\FlyCom.dll /tlb:FlyCom.tlb /CodeBase
Microsoft .NET Framework 程序集注册实用工具版本 4.8.4084.0
(适用于 Microsoft .NET Framework 版本 4.8.4084.0)
版权所有 (C) Microsoft Corporation。保留所有权利。
成功注册了类型
成功注册了导出到“D:\net6\ConsoleApp1\FlyCom\bin\Debug\FlyCom.tlb”的程序集和类型库
C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v10.0A\bin\NETFX 4.8 Tools\x64>
从输出中可以看到已成功注册，并且生成了一个 FlyCom.tlb 代理文件，接下来可以到注册表中验证一下 GUID=270C3ED3-053D-4324-9176-9C3FA2BE58A7 注册项以及别名为 FlyCom.Show 的注册项。
4. 使用 C++ 调用
要想 C++ 调用 C# 写的 COM 组件，就像 RPC 调用一样，直接自动生成的代理文件即可，将 FlyCom.tlb 复制到 根目录，并且将程序改成 Win32 位，截图如下：
接下来就是完整的 C++ 代码。
#include <Windows.h>
#include <string.h>
#include <iostream>
#import "FlyCom.tlb" named_guids raw_interface_only
using namespace std;
int main()
{
CoInitialize(NULL);
FlyCom::BaseFlyPtr ptr;
ptr.CreateInstance("FlyCom.Show");
wchar_t* c = ptr->Show(L"hello world");
wprintf(L"%s", c);
getchar();
}
将程序跑起来后，真的很完美。
从 C++ 调用 COM 的流程图可以很清楚的看到，这是面向接口编程的方式，非常完美。
三：COM 多语言互通原理
1. 架构图
千言万语不及一张图。
这就是 COM 能够实现多语言互通的规范，熟悉 C++ 的朋友肯定知道 vtable ，C++ 能够实现多态，全靠这玩意，COM 也是用了 vtable 这套模式，所以诸如 JAVA，C#，VBS 必须在二进制层面将代码组织成上图这种形式，才能实现 COM 的互通。
所以在 C# 中你看到的 DispId 特性就是为了按照 vtable 方式进行组织，对于 ole32 和 combase 这些 COM 运行环境的基石，我们后续用 windbg 来解读一下，这一篇就先到这里，希望对你有帮助。
