运用Mono.Cecil 反射读取.NET程序集元数据

CLR自带的反射机智和API可以很轻松的读取.NET程序集信息，但是不能对程序集进行修改。CLR提供的是只读的API，但是开源项目Mono.Cecil不仅仅可以读取.NET程序集的元数据，还可以进行修改。

1 读取程序集的版本信息

CLR定义的对象模型是以程序集为编译和部署单元。一个程序集下面可以有多个模块，模块下面再包含类型，类型中定义方法，属性和事件等。直接传入一个完整的字符串表示的程序集，MONO可以解析它的基本信息：

var name = AssemblyNameReference.Parse ("Foo, version=2.0.0.0, culture=fr-FR");
Assert.AreEqual ("Foo", name.Name);
Assert.AreEqual (2, name.Version.Major);
Assert.AreEqual (0, name.Version.Minor);
Assert.AreEqual ("fr-FR", name.Culture);

你可以用.NET Reflector载入程序集，拷贝红色方框所表示的内容，它是一个程序集的完整名称

2 创建程序集

BLC自带的API不能新建一个程序集文件，必须用源代码，借助编译器来生成.NET平台的MSIL程序集文件。请看下面的代码

var module = ModuleDefinition.CreateModule ("Test.dll", ModuleKind.Dll);
Assert.AreEqual ("Test", module.Assembly.Name.Name);

module = ModuleDefinition.CreateModule ("Test.exe", ModuleKind.Console);
Assert.AreEqual ("Test", module.Assembly.Name.Name);
module.Write (file);

一句代码创建程序集，传入需要的属性，另一句代码保存创建的程序集对象。API背后完成了复杂的功能，把这二行代码生成的程序集用.NET Reflector载入，可以正常打开，仅仅是没有类型和方法定义。

3 读取Attribute特性

请先看下面的代码，比BCL自带的反射读取特性的代码要省略很多，几乎就是要什么，直接一个属性就可以获取到

ModuleDefinition module=......
var hamster = module.GetType ("Hamster");
Assert.IsTrue (hamster.HasCustomAttributes);
Assert.AreEqual (1, hamster.CustomAttributes.Count);
var argument = attribute.ConstructorArguments [0];

4 读取类型成员的元数据

依然保持简洁的API，所需要的值都可以直接从属性中获取，下面的代码演示读取方法的元数据：

ModuleDefinition module=......
var type = module.Types [1];
Assert.AreEqual ("Foo", type.Name);
Assert.AreEqual (2, type.Methods.Count);

var method = type.GetMethod ("Bar");
Assert.AreEqual ("Bar", method.Name);
Assert.IsTrue (method.IsAbstract);
Assert.IsNotNull (method.ReturnType);

Assert.AreEqual (1, method.Parameters.Count);

var parameter = method.Parameters [0];

Assert.AreEqual ("a", parameter.Name);
Assert.AreEqual ("System.Int32", parameter.ParameterType.FullName);

下面的代码演示读取字段的元数据：

var type = module.Types [1];
Assert.AreEqual ("Foo", type.Name);
Assert.AreEqual (1, type.Fields.Count);

var field = type.Fields [0];
Assert.AreEqual ("bar", field.Name);
Assert.AreEqual (1, field.MetadataToken.RID);
Assert.IsNotNull (field.FieldType);
Assert.AreEqual ("Bar", field.FieldType.FullName);
Assert.AreEqual (TokenType.Field, field.MetadataToken.TokenType);
Assert.IsFalse (field.HasConstant);
Assert.IsNull (field.Constant);

5 创建方法定义，对现有的类型或方法进行代码注入或修改的起点

显然，这个用途是Mono.Cecil流行起来的主要原因之一，可以进行代码注入(Code Injection):

先来看，如何创建一个方法体

var object_ref = new TypeReference ("System", "Object", null, null, false);
var method = new MethodDefinition ("foo", MethodAttributes.Static, object_ref);
var body = new MethodBody (method);

var il = body.GetILProcessor ();

var first = il.Create (OpCodes.Nop);
var second = il.Create (OpCodes.Nop);
var third = il.Create (OpCodes.Nop);

body.Instructions.Add (first);
body.Instructions.Add (third);

body.Instructions.Insert (1, second);

把这段代码翻译成C#语言的方法定义，它应该是这样的：

static object  foo ()
{
    
}

三个空指令，在C#中相当于空语句，对应的MSIL语句是NOP指令。

把这里延伸一下，我获取到现有类型的方法引用，调用方法把它的MSIL指令全部清空，再插入我需要的指令，做到代码注入：

body.Instructions.Clear();
body.Instructions.Add (myInstruction);
//or insert

body.Instructions.Insert (2, myInstruction);

在我的前一篇文章中，讲解如何应用这个技巧，做一个字符串混淆程序的模型，参考下面的地址
字符串混淆技术应用设计一个字符串混淆程序可混淆.NET程序集中的字符串

6 类型推断

我们在写C#程序时，当使用usiing指令后，可以不用全名称来表示一个类型，比如下面的代码

Console.WriteLine()
或是
System.Console.WriteLine()

从.NET Reflector中加载程序集，MSIL代码中看到的类型或是方法调用，都是以全名称表示的。编译器在编译时，自动帮我们将命名空间和类型连接到一起，编译成MSIL代码中。

所以，参考下面的代码，

Assert.AreEqual ("System.String System.String::Empty", string_empty.FullName);
var definition = string_empty.Resolve ();
Assert.AreEqual ("System.String System.String::Empty", definition.FullName);

var definition = string_length.Resolve ();
Assert.AreEqual ("get_Length", definition.Name);
Assert.AreEqual ("System.String", definition.DeclaringType.FullName);

var definition = list_add.Resolve ();
Assert.AreEqual ("System.Void System.Collections.Generic.List`1::Add(T)", definition.FullName);

var definition = try_get_value.Resolve ();
Assert.AreEqual ("System.Boolean System.Collections.Generic.Dictionary`2::TryGetValue(TKey,TValue&)", definition.FullName);

当有返型参数时，它的名字看起来有点怪怪的。旧的版本的.NET Reflector在反编译成BCL类型时，没有处理到这一点，导致反编译后的源代码不能编译，新版本已经解决这个问题。.NET Reflector自从商业化之后，功能精进不休，配合.NET平台的进步，实为.NET开发中的必备工具之一。

.NET Reflector 8.1.0.35 : .NET Reflector