왜 타입의 이니셜 라이저를 발견하면 NullReferenceException이 발생합니까?

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이것은 나를 혼란스럽게했다. Noda Time에 대한 테스트를 최적화하려고 시도했습니다. 여기서 유형 초기화 프로그램 검사가 있습니다. 나는 new에 모든 것을로드하기 전에 유형에 유형 이니셜 라이저 (정적 생성자 또는 이니셜 라이저 가 있는 정적 변수) 가 있는지 알아낼 것이라고 생각했습니다 AppDomain. 놀랍게도 내 코드에 NullReferenceExceptionnull 값이 없지만 작은 테스트가 실패했습니다 . 그것은 단지 디버그 정보를 컴파일 할 때 예외가 발생합니다.

다음은 문제를 설명하기위한 짧지 만 완전한 프로그램입니다.

using System;

class Test
{
    static Test() {}

    static void Main()
    {
        var cctor = typeof(Test).TypeInitializer;
        Console.WriteLine("Got initializer? {0}", cctor != null);
    }    
}

그리고 컴파일과 출력의 사본 :

c:\Users\Jon\Test>csc Test.cs
Microsoft (R) Visual C# Compiler version 4.0.30319.17626
for Microsoft (R) .NET Framework 4.5
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.


c:\Users\Jon\Test>test

Unhandled Exception: System.NullReferenceException: Object reference not set to
an instance of an object.
   at System.RuntimeType.GetConstructorImpl(BindingFlags bindingAttr, Binder bin
der, CallingConventions callConvention, Type[] types, ParameterModifier[] modifi
ers)
   at Test.Main()

c:\Users\Jon\Test>csc /debug+ Test.cs
Microsoft (R) Visual C# Compiler version 4.0.30319.17626
for Microsoft (R) .NET Framework 4.5
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.


c:\Users\Jon\Test>test
Got initializer? True

이제 .NET 4.5 (릴리스 후보)를 사용하고 있음을 알 수 있습니다. 다양한 다른 원래 프레임 워크 (특히 "vanilla".NET 4)로 테스트하는 것이 다소 까다 롭지 만 다른 프레임 워크가있는 컴퓨터에 쉽게 액세스 할 수 있다면 결과에 관심이 있습니다.

기타 세부 사항:

  • x64 컴퓨터에 있지만 x86 및 x64 어셈블리에서이 문제가 발생합니다.
  • 그것은의 "디버그 다움"의 호출 차이를 만드는 코드 - 나는 다시 컴파일 할 필요가 없었다 노다 시간 I에 대해이 시도 때도 위의 테스트 케이스에 불구하고, 자신의 어셈블리를 테스트하는 것 NodaTime.dll의 차이를 볼 수 - 그냥 Test.cs그것을 참조했다.
  • 모노 2.10.8에 조립 "깨진"실행 하지 않는 던져

어떤 아이디어? 프레임 워크 버그?

편집 : 호기심과 호기심. Console.WriteLine전화 를받는 경우 :

using System;

class Test
{
    static Test() {}

    static void Main()
    {
        var cctor = typeof(Test).TypeInitializer;
    }    
}

로 컴파일 할 때만 실패합니다 csc /o- /debug-. 최적화를 켜면 ( /o+) 작동합니다. 그러나 Console.WriteLine원본에 따라 통화 를 포함하면 두 버전 모두 실패합니다.

.net  reflection  nullreferenceexception  .net-4.5  typeinitializer 
— 존 스키트
소스
92
Heh- "내 코드에 null 값이 없더라도"실제로 "SOC 코드에 버그가 없습니다"카드가 성공적으로 재생 된 것으로 기록 된 SO 역사상 처음 일 수 있습니다.
— Marc Gravell
1
.NET 4 Framework, Visual C # 컴파일러 4.0.30319.1를 사용하여 cmdline에서 첫 번째 테스트를 수행하는 디버그없이 True 만 반환합니다.
— Kerry
2
@MarcGravell : 예, 일반적으로 " 내 코드 에는 버그가 없습니다"라는 말에 회의적 이지만, 단일 표현에 문제가 있고 예외는 NullReferenceException( 항상 버그를 나타내야 함) 실제로는 피하다 봐. 이 경우에 나는 강하게 의심 이다 닷넷 4.5 버그, 나는 ... 그것을 해결하기 위해 창을 놓친
— 존 소총
15
@ JonSkeet : 우리 모두는 MS의 SP1이 실제 RTM임을 알고 있습니다 .p
— leppie
1
@ leppie : 아뇨, csc /o+ /debug- Test.cs나도 실패합니다.
— Jon Skeet

답변:

284

로 csc test.cs:

(196c.1874): Access violation - code c0000005 (first chance)
mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0xa3:
000007fe`e5735403 488b4608        mov     rax,qword ptr [rsi+8] ds:00000000`00000008=????????????????

[rsi+8]언제 부터로드하려고하면 @rsiNULL입니다. 기능을 검사 할 수 있습니다.

0:000> ln 000007fe`e5735403
(000007fe`e5735360)   mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0xa3
0:000> uf 000007fe`e5735360
Flow analysis was incomplete, some code may be missing
mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[]):
000007fe`e5735360 53              push    rbx
000007fe`e5735361 55              push    rbp
000007fe`e5735362 56              push    rsi
000007fe`e5735363 57              push    rdi
000007fe`e5735364 4154            push    r12
000007fe`e5735366 4883ec30        sub     rsp,30h
000007fe`e573536a 498bf8          mov     rdi,r8
000007fe`e573536d 8bea            mov     ebp,edx
000007fe`e573536f 48c744242800000000 mov   qword ptr [rsp+28h],0
000007fe`e5735378 488bb42480000000 mov     rsi,qword ptr [rsp+80h]
000007fe`e5735380 4889742420      mov     qword ptr [rsp+20h],rsi
000007fe`e5735385 41b903000000    mov     r9d,3
...    
mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0x97:
000007fe`e57353f7 488b4b08        mov     rcx,qword ptr [rbx+8]
000007fe`e57353fb 85c9            test    ecx,ecx
000007fe`e57353fd 0f848e000000    je      mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0x131 (000007fe`e5735491)

mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0xa3:
000007fe`e5735403 488b4608        mov     rax,qword ptr [rsi+8]
000007fe`e5735407 85c0            test    eax,eax
000007fe`e5735409 7545            jne     mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0xf0 (000007fe`e5735450)
...

@rsi처음부터로드 [rsp+20h]되므로 호출자가 전달해야합니다. 발신자를 살펴 보겠습니다.

0:000> k3
Child-SP          RetAddr           Call Site
00000000`001fec70 000007fe`8d450110 mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0xa3
00000000`001fecd0 000007fe`ecb6e073 image00000000_01120000!Test.Main()+0x60
00000000`001fed20 000007fe`ecb6dcb2 clr!CoUninitializeEE+0x7ae1f
0:000> ln 000007fe`8d450110
(000007fe`8d4500b0)   image00000000_01120000!Test.Main()+0x60
0:000> uf 000007fe`8d4500b0
image00000000_01120000!Test.Main():
000007fe`8d4500b0 53              push    rbx
000007fe`8d4500b1 4883ec40        sub     rsp,40h
000007fe`8d4500b5 e8a69ba658      call    mscorlib_ni!System.Console.get_In() (000007fe`e5eb9c60)
000007fe`8d4500ba 4c8bd8          mov     r11,rax
000007fe`8d4500bd 498b03          mov     rax,qword ptr [r11]
000007fe`8d4500c0 488b5048        mov     rdx,qword ptr [rax+48h]
000007fe`8d4500c4 498bcb          mov     rcx,r11
000007fe`8d4500c7 ff5238          call    qword ptr [rdx+38h]
000007fe`8d4500ca 488d0d7737eeff  lea     rcx,[000007fe`8d333848]
000007fe`8d4500d1 e88acb715f      call    clr!CoUninitializeEE+0x79a0c (000007fe`ecb6cc60)
000007fe`8d4500d6 4c8bd8          mov     r11,rax
000007fe`8d4500d9 48b92012531200000000 mov rcx,12531220h
000007fe`8d4500e3 488b09          mov     rcx,qword ptr [rcx]
000007fe`8d4500e6 498b03          mov     rax,qword ptr [r11]
000007fe`8d4500e9 4c8b5068        mov     r10,qword ptr [rax+68h]
000007fe`8d4500ed 48c744242800000000 mov   qword ptr [rsp+28h],0
000007fe`8d4500f6 48894c2420      mov     qword ptr [rsp+20h],rcx
000007fe`8d4500fb 41b903000000    mov     r9d,3
000007fe`8d450101 4533c0          xor     r8d,r8d
000007fe`8d450104 ba38000000      mov     edx,38h
000007fe`8d450109 498bcb          mov     rcx,r11
000007fe`8d45010c 41ff5228        call    qword ptr [r10+28h]
000007fe`8d450110 48bb1032531200000000 mov rbx,12533210h
000007fe`8d45011a 488b1b          mov     rbx,qword ptr [rbx]
000007fe`8d45011d 33d2            xor     edx,edx
000007fe`8d45011f 488bc8          mov     rcx,rax
000007fe`8d450122 e829452e58      call    mscorlib_ni!System.Reflection.ConstructorInfo.op_Equality(System.Reflection.ConstructorInfo, System.Reflection.ConstructorInfo) (000007fe`e5734650)
000007fe`8d450127 0fb6c8          movzx   ecx,al
000007fe`8d45012a 33c0            xor     eax,eax
000007fe`8d45012c 85c9            test    ecx,ecx
000007fe`8d45012e 0f94c0          sete    al
000007fe`8d450131 0fb6c8          movzx   ecx,al
000007fe`8d450134 894c2430        mov     dword ptr [rsp+30h],ecx
000007fe`8d450138 488d542430      lea     rdx,[rsp+30h]
000007fe`8d45013d 488d0d24224958  lea     rcx,[mscorlib_ni+0x682368 (000007fe`e58e2368)]
000007fe`8d450144 e807246a5f      call    clr+0x2550 (000007fe`ecaf2550)
000007fe`8d450149 488bd0          mov     rdx,rax
000007fe`8d45014c 488bcb          mov     rcx,rbx
000007fe`8d45014f e81cab2758      call    mscorlib_ni!System.Console.WriteLine(System.String, System.Object) (000007fe`e56cac70)
000007fe`8d450154 90              nop
000007fe`8d450155 4883c440        add     rsp,40h
000007fe`8d450159 5b              pop     rbx
000007fe`8d45015a c3              ret

( 디버거에서 침입 할 수있는 기회를 갖기 위해 test.cs에 in을 System.Console.get_In추가했기 때문에 분해가 표시 Console.GetLine()됩니다. 동작을 변경하지 않는지 확인했습니다).

우리는이 전화를하고 있습니다 : 000007fe8d45010c 41ff5228 call qword ptr [r10+28h](AV 프레임 ret 주소는 바로 다음에 나오는 명령입니다 call).

이것을 컴파일 할 때 발생하는 것과 비교해 보자 csc /debug test.cs. bp 000007fee5735360운 좋게도 같은 주소에서 모듈이로드되도록 설정할 수 있습니다 . 로드되는 명령에서 @rsi:

0:000> r
rax=000007fee58e2f30 rbx=00000000027c6258 rcx=00000000027c6258
rdx=0000000000000038 rsi=00000000002debd8 rdi=0000000000000000
rip=000007fee5735378 rsp=00000000002de990 rbp=0000000000000038
 r8=0000000000000000  r9=0000000000000003 r10=000007fee58831c8
r11=00000000002de9c0 r12=0000000000000000 r13=00000000002dedc0
r14=00000000002dec58 r15=0000000000000004
iopl=0         nv up ei pl nz na po nc
cs=0033  ss=002b  ds=002b  es=002b  fs=0053  gs=002b             efl=00000206
mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0x18:
000007fe`e5735378 488bb42480000000 mov     rsi,qword ptr [rsp+80h] ss:00000000`002dea10=a0627c0200000000

참고 @rsi00000000002debd8입니다. 이 기능을 단계별로 실행하면 잘못된 exe 폭탄이있을 때 (즉, @rsi변경되지 않음) 나중에 참조 되지 않는 주소가 표시됩니다 . 스택은 여분의 프레임을 보여주기 때문에 매우 흥미 롭습니다 .

0:000> k3
Child-SP          RetAddr           Call Site
00000000`002de990 000007fe`e5eddf68 mscorlib_ni!System.RuntimeType.GetConstructorImpl(System.Reflection.BindingFlags, System.Reflection.Binder, System.Reflection.CallingConventions, System.Type[], System.Reflection.ParameterModifier[])+0x18
00000000`002de9f0 000007fe`8d460119 mscorlib_ni!System.Type.get_TypeInitializer()+0x48
00000000`002dea30 000007fe`ecb6e073 good!Test.Main()+0x49*** WARNING: Unable to verify checksum for good.exe

0:000> ln 000007fe`e5eddf68
(000007fe`e5eddf20)   mscorlib_ni!System.Type.get_TypeInitializer()+0x48
0:000> uf 000007fe`e5eddf20
mscorlib_ni!System.Type.get_TypeInitializer():
000007fe`e5eddf20 53              push    rbx
000007fe`e5eddf21 4883ec30        sub     rsp,30h
000007fe`e5eddf25 488bd9          mov     rbx,rcx
000007fe`e5eddf28 ba22010000      mov     edx,122h
000007fe`e5eddf2d b901000000      mov     ecx,1
000007fe`e5eddf32 e8d1a075ff      call    CORINFO_HELP_GETSHARED_GCSTATIC_BASE (000007fe`e5638008)
000007fe`e5eddf37 488b88f0010000  mov     rcx,qword ptr [rax+1F0h]
000007fe`e5eddf3e 488b03          mov     rax,qword ptr [rbx]
000007fe`e5eddf41 4c8b5068        mov     r10,qword ptr [rax+68h]
000007fe`e5eddf45 48c744242800000000 mov   qword ptr [rsp+28h],0
000007fe`e5eddf4e 48894c2420      mov     qword ptr [rsp+20h],rcx
000007fe`e5eddf53 41b903000000    mov     r9d,3
000007fe`e5eddf59 4533c0          xor     r8d,r8d
000007fe`e5eddf5c ba38000000      mov     edx,38h
000007fe`e5eddf61 488bcb          mov     rcx,rbx
000007fe`e5eddf64 41ff5228        call    qword ptr [r10+28h]
000007fe`e5eddf68 90              nop
000007fe`e5eddf69 4883c430        add     rsp,30h
000007fe`e5eddf6d 5b              pop     rbx
000007fe`e5eddf6e c3              ret
0:000> ln 000007fe`8d460119

호출은 call qword ptr [r10+28h]우리가 이전에 본 것과 동일 하므로 나쁜 경우 에이 함수는에서 인라인되었을 수 Main()있으므로 추가 프레임이 있다는 사실은 빨간색 청어입니다. 우리가 이것의 준비를 보면 우리는 다음과 call qword ptr [r10+28h]같은 지시를 보게됩니다 : mov qword ptr [rsp+20h],rcx. 이것은 결국로 역 참조되는 주소를로드하는 것 @rsi입니다. 좋은 경우에는 다음과 같이 @rcx로드됩니다.

000007fe`e5eddf32 e8d1a075ff      call    CORINFO_HELP_GETSHARED_GCSTATIC_BASE (000007fe`e5638008)
000007fe`e5eddf37 488b88f0010000  mov     rcx,qword ptr [rax+1F0h]

나쁜 경우에는 매우 다르게 보입니다.

000007fe`8d4600d9 48b92012721200000000 mov rcx,12721220h
000007fe`8d4600e3 488b09          mov     rcx,qword ptr [rcx]

이것은 매우 다릅니다. CORINFO_HELP_GETSHARED_GCSTATIC_BASE를 호출 1F0하고 리턴 구조 에서 오프셋에서 일부 멤버의 AV를 발생시키는 중요한 포인터로 끝나는 것을 읽는 좋은 경우와 달리, 최적화 된 코드는 정적 주소에서이를로드합니다. 물론 12721220h에는 NULL이 포함됩니다.

0:000> dp 12721220h L8
00000000`12721220  00000000`00000000 00000000`00000000
00000000`12721230  00000000`00000000 00000000`02722198
00000000`12721240  00000000`027221c8 00000000`027221f8
00000000`12721250  00000000`02722228 00000000`02722258

불행히도 내가 지금 더 깊이 파고 들기에는 너무 늦었습니다. 해산은 CORINFO_HELP_GETSHARED_GCSTATIC_BASE사소한 것이 아닙니다. 나는 CLR 내부에 더 많은 지식을 가진 사람이 이해할 수 있기를 희망하여 이것을 게시하고 있습니다.

— 레무스 루사 누
소스
46
디버깅 기술에 대해 이보다 더 많은 담당자가 필요합니다.
— JSB ձոգչ
23
이것은 최적화 버그입니다. CORINFO *는 함수 포인터이며 JIT_GetSharedGCStaticBase를 호출합니다. 내 생각에 그것은 새로운 4.5 background jit 기능에 의해 트립되고 초기화되기 전에 필드에 액세스하고 클래스를 치트하는 것을 잊어 버렸습니다. connect.microsoft.com에서보고
— Hans Passant
28
필요 없음. 우리는 이미 찾고 있습니다. 우리가 RuntimeType의 인스턴스를 직접 할당하기 때문에 Type의 cctor가 호출되지 않으므로 Type.EmptyTypes는 null로 유지되며 GetConstructor에 전달됩니다.
— Kirill Osenkov
3
이러한 디버깅 기술을 얻기 위해 읽을 수있는 책이 있습니까? (바람직하게 "Idiots Guide to"로 시작하거나 "
— For
1
@IgbyLargeman : 고급 Windows 디버깅 은 꽤 좋습니다.
— Remus Rusanu
10

문제에 대한 새로운 흥미로운 발견을 발견했다고 생각하면서, 나는 그들이 원래의 질문에서 "왜 그런지"를 다루지 않는다는 것을 인정하면서 그것들을 답으로 추가하기로 결정했습니다 . 어쩌면 관련된 유형의 내부 작업에 대해 더 많이 알고있는 사람은 내가 게시 한 관찰 내용을 기반으로 덕화 답변을 게시 할 수 있습니다.

또한 내 컴퓨터에서 문제를 재현 하고 클래스 로 구현 된 System.Runtime.InteropServices._Type Interface 와의 연결을 추적했습니다 System.Type.

처음에는 문제를 해결하기위한 적어도 3 가지 해결 방법이 있습니다.

  1. 메소드 내부 에를 캐스팅하면 Type됩니다 ._TypeMain

    var cctor = ((_Type)typeof(Test)).TypeInitializer;

  2. 또는 방법 1에서 방법 1을 이전에 사용했는지 확인하십시오.

    var warmUp = ((_Type)typeof(Test)).TypeInitializer; 
var cctor = ((Type)typeof(Test)).TypeInitializer;

  3. 또는 Test클래스에 정적 필드를 추가 하고 초기화하여 (로 캐스팅 _Type) :

    static ConstructorInfo _dummy1 = (typeof(object) as _Type).TypeInitializer;

나중에 System.Runtime.InteropServices._Type해결 방법에 인터페이스 를 포함시키지 않으려는 경우 다음 중 한 가지 방법으로 문제가 발생하지 않음을 발견했습니다.

  1. Test클래스에 정적 필드 추가 및 초기화 (로 캐스팅하지 않고 _Type) :

    static ConstructorInfo _dummy2 = typeof(object).TypeInitializer;

  2. 또는 cctor변수 자체를 클래스의 정적 필드로 초기화하여 :

    static ConstructorInfo cctor = typeof(Test).TypeInitializer;

귀하의 의견을 기다리고 있습니다.

— 알렉스 필리포 비치
소스
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