探究C#訪問null字段會(huì)拋異常原因

更新時(shí)間：2022年06月30日 11:21:38 作者：HappyGirl快樂女孩

本文主要介紹了探究C#訪問null字段會(huì)拋異常原因，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一：舉例說明

namespace ConsoleApp2
{
    internal class Program
    {
        static Person person = null;
 
        static void Main(string[] args)
        {
            var age = person.age;
 
            Console.WriteLine(age);
        }
    }
 
    public class Person
    {
        public int age;
    }
}

由于 person 是一個(gè) null 對(duì)象，很顯然這段代碼會(huì)拋異常，那為什么會(huì)拋異常呢？要想找原因，需要從最底層的匯編研究起。

二：異常原理分析

1. 從匯編上尋找答案

可以使用 Visual Studio 2022 的反匯編窗口，觀察 var age = person.age; 處到底生成了什么。

---------------- var age = person.age; ----------------

081D6154 mov ecx,dword ptr ds:[4C41F4Ch]
081D615A mov ecx,dword ptr [ecx+4]
081D615D mov dword ptr [ebp-3Ch],ecx

這三句匯編還是很好理解的，4C41F4Ch 存放的是 person 對(duì)象， ecx+4 是取 person.age，最后一句就是將 age 放在 ebp-3Ch 棧位置上，接下來我們來看下 null 時(shí)的 ecx 到底是多少，截圖如下：

從圖中可以看到，此時(shí)的 ecx=0000000，如果大家了解 windows 的虛擬內(nèi)存布局，應(yīng)該知道在虛擬內(nèi)存的 0~0x0000ffff 范圍內(nèi)是屬于 null 禁入?yún)^(qū)，凡是落在這個(gè)區(qū)一概屬訪問違例，畫個(gè)圖就像下面這樣。

到這里原理就搞清楚了，因?yàn)?[ecx+4] = [4] 是落在這個(gè) null 區(qū)所致， 但是。。。。 大家有沒有發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，對(duì)，就是這里的 [ecx+4]，因?yàn)檫@里有一個(gè) +4 偏移來取 age 字段，那我能不能在 person 中多定義一些字段，然后取最后一個(gè)字段從而從 null 區(qū) 沖出去。。。哈哈。

2. 真的可以沖出 null 區(qū)嗎

有了這個(gè)想法之后，我決定在 Person 類中定義 10w 個(gè) age 字段，參考代碼如下：

namespace ConsoleApp2
{
    internal class Program
    {
        static Person person = null;
 
        static void Main(string[] args)
        {
            var str = @"public class Person
                        {
                            {0}
                        }";
 
            var lines = Enumerable.Range(0, 100000).Select(m => $"public int age{m};");
 
            var fields = string.Join("\n", lines);
 
            var txt = str.Replace("{0}", fields);
 
            File.WriteAllText("Person.cs", txt);
 
            Console.WriteLine("person.cs 生成完畢");
        }
    }
}

代碼執(zhí)行后，Person.cs 就會(huì)如期生成，接下來讀取 person.age99999 看看有沒有奇跡發(fā)生，參考代碼如下：

    internal class Program
    {
        static Person person = null;
 
        static void Main(string[] args)
        {
            var age = person.age99999;
 
            Console.WriteLine(age);
        }
    }

我去，萬萬沒想到，把 ClassLoader 給弄崩了。。。。得，那只能改 20000 個(gè) age 試試看吧，參考代碼如下：

    internal class Program
    {
        static Person person = null;
 
        static void Main(string[] args)
        {
            var age = person.age19999;
 
            Console.WriteLine(age);
        }
    }

接下來我們將斷點(diǎn)放在 var age = person.age19999; 上繼續(xù)看反匯編代碼。

------------- var age = person.age19999; -------------
0804657E mov ecx,dword ptr ds:[49F1F4Ch]
08046584 mov dword ptr [ebp-40h],ecx
08046587 mov ecx,dword ptr [ebp-40h]
0804658A cmp dword ptr [ecx],ecx
0804658C mov ecx,dword ptr [ebp-40h]
0804658F mov ecx,dword ptr [ecx+13880h]
08046595 mov dword ptr [ebp-3Ch],ecx

從上面的匯編代碼可以看出幾點(diǎn)信息。