聊一聊被 .NET程式員遺忘的 COM 組件-有解無憂

一：背景

1.講故事

最近遇到了好幾起和 COM 相關的Dump,由于對 COM 整體運作不是很了解，所以分析此類dump還是比較頭疼的，比如下面這個經典的 COM 呼叫堆疊，


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

為了做一個簡單的梳理，我們搭建一個簡單的多語言 COM 互操作，

二：COM 多語言互操作

1. 背景

可能很多新生代的程式員都不知道 COM ，最多也只聽過這個名詞，其實在 Windows 上有海量的 COM 組件，這些組件資訊都是注冊在 HKEY_CLASSES_ROOT\CLSID 節點目錄，截圖如下：

這個和微服務中的 注冊中心 是一個道理，這一篇我們用 C# 寫一個COM組件，用 C++ 去呼叫，

2. C# 寫一個 COM 組件

寫一個 .NET Framework 4.8 下的 32bit FlyCom 組件，一個介面，一個實作類，具體原理后續再分析，先搭建嘗嘗鮮， C# 代碼如下：


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}";
        }
    }
}

這里簡單說一下：

Guid

一個是介面(BaseFly) 的唯一碼，即 IID 資訊，一個是 COM組件的唯一碼，叫做 CLSID，

ProgId

因為 GUID 不方便記憶，所以給這個 COM組件取一個別名叫 FlyCom.Show ，

DispId

這個是為了遵循 COM多語言互通下的 vtable呼叫標準，表示第一個介面方法是 Show，后續再聊，

有了代碼，接下來還要做三個配置，

對 COM 的可見性

修改 AssemblyInfo.cs 中的 ComVisible = true，參考如下：


// 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)]

生成簽名

一般來說，將 com 放到注冊表，最好都生成一個強簽名，否則會有警告提示，

注冊 com 互操作

在屬性面板中，選擇 Build 選項卡，選中 Register for COM interop 選項即可，

3. 注冊 COM 到注冊表

要將 com組件放到注冊表，需要使用注冊表編輯工具 regasm，


Microsoft Windows [版本 10.0.19042.746]
(c) 2020 Microsoft Corporation. 保留所有權利，

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 程式集注冊實用工具版本 4.8.4084.0
(適用于 Microsoft .NET Framework 版本 4.8.4084.0)
著作權所有 (C) Microsoft Corporation，保留所有權利，

成功注冊了型別
成功注冊了匯出到“D:\net6\ConsoleApp1\FlyCom\bin\Debug\FlyCom.tlb”的程式集和型別庫

C:\Program Files (x86)\Microsoft SDKs\Windows\v10.0A\bin\NETFX 4.8 Tools\x64>

從輸出中可以看到已成功注冊，并且生成了一個 FlyCom.tlb 代理檔案，接下來可以到注冊表中驗證一下 GUID=270C3ED3-053D-4324-9176-9C3FA2BE58A7 注冊項以及別名為 FlyCom.Show 的注冊項，

4. 使用 C++ 呼叫

要想 C++ 呼叫 C# 寫的 COM 組件，就像 RPC 呼叫一樣，直接自動生成的代理檔案即可，將 FlyCom.tlb 復制到根目錄，并且將程式改成 Win32 位，截圖如下：

接下來就是完整的 C++ 代碼，


#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();
}

將程式跑起來后，真的很完美，