管理されていない環境での.NET-使用と一般的な問題

マネージコードと.NET Frameworkは、最も安定したプログラムを鼻に届ける必要があるプログラマーの観点から見ると、非常に素晴らしいものです。 .NETを使用すると、特にC ++やDelphiと比較して、ソフトウェア製品の開発、テスト、保守のコストを大幅に削減できます。



ただし、マネージコードには、その利点に直接由来する非常に深刻な一般的なトラウマが1つあります。最初は、マネージコードは、動作を強制されるアンマネージ環境と互換性がありません。 プログラマーの生活を楽にするボクシング、メモリフィールド、直接アドレス指定の欠如、およびその他のトリックは、マネージコードとアンマネージコードの相互作用が問題になるという事実につながります。



ただし、解決できない問題はありません（aとクローバーでも）。 今日は、マネージドコードとアンマネージドコード間の相互作用を整理する可能性の概要を説明しました。 多くのC＃および特にVB.NETプログラマーはこれを恐れていますが、実際には心配する必要はありません。 初心者だけが興味を持つ最も原始的な方法から始めます（したがって、経験豊富な.NETオオカミは明確な良心を持って記事の最初の部分をスキップできます）。これも起こります）。 当然、それぞれの場合に具体的な例が示されます。おそらく、野ウサギは私自身のサイクリングについて教えてくれます。 並行して、VSTOとWindows Shellを使用する際の落とし穴についていくつか説明します。

マネージドからアンマネージコードを操作します。

.NETの観点から見たこの状況の標準的なメカニズムは、Microsoftが提供する3つのメカニズムです。これらは、プラットフォーム呼び出し（P /呼び出し）、COM相互運用、および安全ではありません。

一般的な警告

アンマネージコードを操作するすべての方法には、十分に深刻な一連の共通の欠点があり、注意を払う価値があり、検討する価値があります。

1. アンマネージコードの呼び出しは、アプリケーションマニフェストで操作の有効性を判断する必要がある危険な操作です。 これにより、特にClickOnceメソッドの場合、デプロイ時に問題が発生することがあります。
2. アンマネージコードは安全ではなく、CLRチェックに合格せず、.NETビルトインセキュリティシステムのルールに従いません。 メソッドで「ファイルへのアクセスを制限する」セキュリティルールを定義し、ファイルで機能するアンマネージ機能を使用している場合、問題なく機能します。

この情報を念頭に置いて、それを操作する方法の検討に移ります。

P /呼び出す

プロシージャ呼び出しメカニズムは、DLLファイルに含まれる機能にアクセスするように設計されています。

いつ必要ですか？

.NET Frameworkライブラリにある豊富な機能にもかかわらず、それを使用していくつかのことを行うことは基本的に不可能です。 個人的に、ファイルと名前付きパイプの必須レベルを管理するには、P / Invoke機能が必要でした。 問題は、.NETアクセス制御クラスが必須レベルの記述子を含むSDDL文字列を理解しないため、これらの関数に直接アクセスする必要があったことです。

どのように見えますか？

簡単です。 静的クラスを宣言し、エクスポートするものの名​​前で静的関数をその中に記述し、適切なパラメーターのリストを作成し、DLLの名前でDllImport属性を切断し、楽しみます。



例： PlaySound関数のインポート

public static class Win32

{

[DllImport( "winmm" )]

public static extern int PlaySound( string szSound, IntPtr hModule, int flags);

}



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主な問題

1. さまざまなハンドルの転送。 この問題は次のように解決されます。 ほとんどのオブジェクトには、関数に渡すことができるHandleフィールドがあります。 存在しない場合は、オブジェクトのSafeHandleを取得し、Dangerous操作を介してIntPtrを要求することができます。
2. 構造体、関数ポインター、およびその他の重要なものを渡します。 実際、データをマーシャリングする方法を理解していない素人にとって、これは非常に大きな問題です。 幸いなことに、一般的に使用される機能の基本的な定義を含むpinvoke.net/サイトがあります。 このサイトはウィキエンジン上に構築されており、システム機能が必要な場合-99％、そこに正しい定義があります。

COM相互運用

マネージコードでCOMコンポーネントを使用できるようにする本当に強力なメカニズム。

いつ必要ですか？

深刻なプロジェクトでは-多くの場合十分です。 実際のところ、システムの特定の部分は、C ++、Delphi、または（神聖な）Visual Basic（.NETではないもの）で記述（または既に記述）できます。 さらに、Win32自体はCOM上に構築されているため、このメカニズムを含め、機能へのアクセスが提供されます。 問題なく使用するには、コンポーネントモデルとCOM相互運用機能を使用する必要があります。

どのように見えますか？

簡単です。 オブジェクトが自動化をサポートしている場合、相互運用プロセスは問題なく通過します。そうでない場合は、苦労する必要があります。



COMオブジェクトをアセンブリに追加するには、プロジェクトの参照を介してプラグインするだけです。 アンマネージドからマネージドへ、またはその逆にパラメーターをマーシャリングするライブラリーが自動的に作成されます。 当然、MAPIやADなどの複雑なオブジェクトの場合、このような相互運用は機能しません。この場合、後で説明するアプローチを使用する必要があります。



コンポーネントを接続したら、オブジェクトの新しいインスタンスを作成し、ネイティブの.NETオブジェクトであるかのように使用します。

IComExampleInterface iInt = new ComExampleInterface();



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いいえ、インターフェイスオブジェクトは作成していません。 実際、このインターフェイス（これはメタデータで確認できます）には、デフォルトのコクラスと呼ばれる属性があり、作成されるのはこのオブジェクトです。

ご覧のとおり、これは非常に単純であり、まったく怖いものではありません。

主な問題

1. 複雑なオブジェクトの相互運用中のエラー。 .NETは全能ではないため、特定のデータがどのようにマーシャリングされるかを常に正しく判断できるとは限りません。 この場合も、マーシャリングを明示的に規定する必要がある状況にあります。
2. .NETには、標準インターフェイスの多くの定義がありません。 たとえば、IUnknown、IDispatch、IDictionary、またはIStream。 これらの定義は、手作業で記述するか、.NETカーネルの腸からReflectorを使用して引き裂くことができます（そこにあります）。
3. 同じ名前のオブジェクトの非互換性NETおよびWin32。 たとえば、.NETの辞書はWin32 Scripting.Dictionaryオブジェクトとまったく同じではありません。 そのため、IStreamなどでも同様に、成功する実りある作業を行うには、ラッパーを作成してエクスポートする必要があります。 どうやって？ たとえば、ラッパーを作成し、ComExportメソッドを使用してエクスポートします。これについては後で説明します。

安全でないコンテキスト。

個人的には不必要なアタビズムのようですが、これは私の個人的な意見です。

いつ必要ですか？

ほとんどの場合、安全でないメソッドの使用は、そのようなアプローチがコードの実行時間を短縮するという事実によって動機付けられます。特に、単純なタイプの大量のデータを扱う場合-この場合、ボクシング/アンボクシングのコストが非常に大きくなります。 ただし、実際に示されているように、実際には、.NETで作業するプログラマーはDataSetのような複雑なオブジェクトでますます動作し、さらに安全ではないアプリケーションマニフェストには、安全でないコードを実行する特別な権限が必要です。 個人的には、安全でないものを使用する必要はありませんでした-複雑なデータ型をマーシャリングするタスクでさえ、IntPtrを使用する静的Marshalクラスを使用して簡単に実行できます。

どのように見えますか？

unsafeキーワードがメソッドの説明に追加されます。

public static unsafe void UnsafeMethod( char * chararray)



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同時に、C ++の場合と同様に、アドレスにアクセスする方法とリンクを操作するメカニズムがメソッドで使用可能になります。

安全でないコードは管理されたままであり、ランタイムチェックの回数は単純に減少することを覚えておく必要があります。 したがって、彼は私たちのトピックとはまったく関係がありませんが、この作業方法に言及することは不必要ではありません。

主な問題

1. 主なものを含む、アンマネージコードの多くの継承された問題の出現-バッファオーバーフロー。

アンマネージドのマネージコードを操作します。

アンマネージコードでの作業が多かれ少なかれうまく構成されている場合、逆プロセス-アンマネージコードから.NETアセンブリにアクセスすると、膨大な数の問題が発生します。 それらの本質を理解するために、そのようなアプローチを実装するためにマイクロソフトによって提案されたメカニズムを考慮してください。



このメカニズムはComExportと呼ばれ、管理環境オブジェクトを通常のCOMオブジェクトであるかのようにエクスポートできます。 オブジェクトをエクスポートするには、そのオブジェクトのComVisible（true）属性を定義し、CLSID、ProgID、DefaultInterfaceを設定し、エクスポートされたすべてのインターフェイスに対して同様の操作を実行する必要があります。 エクスポートされたすべてのインターフェイスのCLSIDとIID、およびそれらのバージョンをコード内で決定することが特に重要です-さもなければ、アプリケーションを開発するときに、インターフェイスの変更は新しいCLSIDとIIDの定義につながり、バージョンは常にダウンロードされます

[ComVisible( true )]

[InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsDual)]

[ Guid ( "5095474B-5273-44ae-A220-9E3820D2EEDC" )]

[ProgId( "COM.Export.Test.1" )]

[ComDefaultInterface( typeof (IDefaultInterface))]

public class Coclass {...}



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ただし、すべてがバラ色であれば、問題はありません。 現実はもっと悲しく、このアプローチを使用するのを難しくするかもしれない多くの問題があります。

1. .NETを使用して記述されたCOMは、regsvr32に登録する必要はありませんが、regasmに登録する必要があるため、インストールインストーラーがより困難になります。
2. 作成されたコンポーネントは、（少なくとも一時キーで）署名するか、gacutilを使用してGACに登録する必要があります。 GACに登録するには、Windows Vistaの管理者権限が必要です。
3. ComExportメカニズムを使用してアウトプロセスCOMを作成することはできません。
4. このようなコンポーネントを使用すると、CLRはそれを呼び出すプロセスのアドレス空間にロードされます。

最後の2つのポイントについて詳しく説明します。 アウトプロセスCOMを作成できないのはなぜですか？



簡単に言えば、事実は.NETアプリケーションもアセンブリであり、main関数に直接登録されているときに実行する必要なく、単純なアセンブリDLLとして自分自身を接続できることです。 また、C ++などでアウトプロセスCOMを記述する場合、システムの一般的な動作は、アプリケーションがロードされるのを待ってから、エクスポートされたオブジェクトをROTに登録するまで待機し、次にクラスファクトリの要求でそれを有効にすることです..NETの場合、アプリケーション開始しません-アセンブリは、単に中間を介して現在のプロセスをDLLとして結合します。 したがって、アセンブリでシングルトンまたは静的クラスを定義しても、win32のプロセスは互いに分離されているため、プロセスごとに異なります。



私の知る限り、DCOMを使用してこの問題を解決できますが、.NETでそのようなコンポーネントを作成することはかなりの困難を伴い、他の多くの問題が発生するため、私は個人的にこのアプローチを使用しませんでした。



しかし、プロセスのアドレス空間にCLRをロードすることの問題は何ですか？ 結局、.NETはアセンブリのバージョン管理をサポートしており、いずれにしても、ライブラリに対応するmscorlibのバージョンが使用されます。



それほど単純ではありません。 .NET Framework 3.5で記述されたアプリケーションで.NET Framework 1.1を使用して記述されたCOMをロードしようとすると、問題が発生します。 同じライブラリの2つのバージョンが同じアドレスプロセスに同時に存在することはできません。 ほとんどの場合、すべてが落ちます。



特に、この時点で、.NETを使用したシェル拡張や名前空間拡張などの記述を直接禁止します。 結局のところ、ファイルを保存または開くためのダイアログボックスは、アンマネージコードまたはマネージコードのいずれのコードからでも呼び出すことができます。



さらに、正直なところ、ComExportは最速のメカニズムではありません。 CLRのダウンロードは、かなり長いプロセスです。 これは、Visual Studio Tools for Officeを使用してMicrosoft Officeアプリケーションへのアドインを開発する場合に特に顕著です。 すべての開発問題の万能薬として計画されていたこのツールは、VSTOアドインが接続されていると、アプリケーションのロード時間が平均20〜100秒増加するという1つの単純な問題で立ち往生しました。 これがMS Outlookにとってそれほど重要ではない場合、顧客は長い間ボロボロであなたを追いかけ、WordまたはExcelのダウンロード時間を増やします。



覚えておいてください-.NETを使用してシェル拡張を実装することはできません。 MSDNで優しく「お勧めしません」というマイクロソフトの話を聞かないでください。不可能です。 決して。 ポイント。



この問題には2つの解決策があります。

1. CLR制限を解除しないプロキシオブジェクトの使用。
2. カスタムトランスポートを使用して、マネージコードとアンマネージコード間で通信します。

WCFメカニズムを介してAPIをエクスポートしたASP.NETで記述されたサーバーにアクセスする名前空間拡張を記述するタスクがあったとき、問題は本当に思いつきました。 ソケットを介して接続を確立し、Windows認証メカニズムを実装し、SOAPを解析し、マネージC ++が上記の問題の使用を禁止することは望みませんでした。 その後、次のアーキテクチャが誕生しました。すべてのWindowsシェルインターフェイスを実装し、名前付きパイプチャネルを使用してローカル（またはリモート）マシンで実行されているアプリケーションのデータにアクセスするC ++で記述された名前空間拡張です。 このアプローチから、.NET Pipe RPCと呼ばれるこの種のアプリケーションの共通アーキテクチャが生まれました。 アプローチは非常に一般的ですが、私のWordではこの記事のサイズはすでに5ページですので、私は終わりです。ハーバーズがこのトピックに興味がある場合は、コメントを書いて、実装例でこのアプローチについて詳しく説明します。