Load and Unload

lostall

一、前言

在前一段时间,我遭遇了一个现象诡异的Bug,最后原因归结为在DllMain里错误地调用了FreeLibrary(在本文最后对此Bug有详细的解释)。
MSDN里关于禁止在DllMain里调用LoadLibrary和FreeLibrary的解释过于含糊不清,所以我重温了一遍Russ Osterlund的"Windows 2000 Loader"一文,
并仔细阅读了泄漏的Win2000源代码的相关部分。按照我一贯的习惯,我的阅读过程形成了我这篇文章的主体。
自从我2000年写了"ATL接口映射宏详解"以来,我还没写过这么大块头的文章。
我不知道有多少人耐着性子看完了"ATL接口映射宏详解",我猜想这篇文章的命运也不会比它的前辈好多少。
在这个技术更新越来越快的年代里,人们会对这种陷入实现细节的文章感到厌烦,而我自己在若干年后可能也不会有耐心和勇气面对它,
但文章最后对几个问题的解释也还是有实用价值的,另外寻根究底的精神也总是应该存在的。

二、准备工作

工具

用SourceInsight看Win2000的源代码会比较爽。

WinDbg是调试用的神兵利器,它能显示比VC更多的调试信息,以及一些内部的数据结构,当然你需要先安装与你的OS相符合的调试符号。

GFlag.exe可以设置输出Loader Snap信息,它和WinDbg一起,都在Debugging Tools for Windows包里。

ModuleList是我写的一个小工具,与本文相得益彰。



知识

在开始跟随我的脚步之前,你至少应该先阅读一下"win2k\private\net\sockets\winsock2\dll\include\llist.h"文件。
在这里定义一些非常重要的宏和结构,包括:

        
LIST_ENTRY、FIELD_OFFSET、CONTAINING_RECORD以及双向链表添加删除结点的几个宏。

虽然在好几个文件里有这几个宏的相同定义,但显然这个文件是最好的,因为它有非常详细的注释。
理解LIST_ENTRYCONTAINING_RECORD非常关键,这种简单高效又富于技巧性的双向链表结构遍布于Win2000源码的各个角落之中,
包括与本文密切相关的PEB_LDR_DATA和LDR_DATA_TABLE_ENTRY结构。(在ModuleList中给出了这两个结构的定义)



浏览一遍Russ Osterlund的"Windows 2000 Loader"也是非常必要的,为了避免重复,我省略了一些内容。
不过他的文章也很长,份量很重,看完它需要花费很多心力。



另外你还需要有相当多的PE方面的知识,特别是Import和Export的部分,还有Forward API和binding的概念。



如果做完以上准备工作之后,阅读本文仍然有困难的话,那么非常遗憾,我的写作能力还不足以让你跳过源代码,
还是请你先阅读过win2000的源代码再回来吧,毕竟代码才是最好的文档。(win2000源代码里的注释是1990年,
而Russ Osterlund在2002年给出的伪代码与它高度相似,这是否说明我们现在用的Windows Loader的主干代码在十几年前就已经确立了呢?
这不禁让我有一丝莫名的激动。)

三、Process Initialize

LdrpInitialize is called as a User-Mode APC routine as the first user-mode code executed by a new thread.
不过我们从LdrpInitializeProcess开始研究就已经足够了,并且本文只关注与Dll loader相关的部分。



LdrpInitializeProcess的功能:

This function initializes the loader for the process.

    This includes:

        - Initializing the loader data table

        - Connecting to the loader subsystem

        - Initializing all staticly linked DLLs



(1) 初始化Hash table

    for(i=0;i<LDRP_HASH_TABLE_SIZE;i++) {
InitializeListHead(&LdrpHashTable[i]);
}

LdrpHashTable是全局变量:
#define LDRP_HASH_TABLE_SIZE 32
#define LDRP_HASH_MASK (LDRP_HASH_TABLE_SIZE-1)
#define LDRP_COMPUTE_HASH_INDEX(wch) ( (RtlUpcaseUnicodeChar((wch)) - (WCHAR)'A') & LDRP_HASH_MASK )
LIST_ENTRY LdrpHashTable[LDRP_HASH_TABLE_SIZE]; // Hash表,每一项是一个双向链表结构
这里采用的是非常简单的Hash算法。

(2) 得到LdrpKnownDllPath

    LdrpKnownDllObjectDirectory是named object"\\KnownDlls"的句柄。
如果打开该对象不成功,则LdrpKnownDllPath默认的就是系统目录,比如:"c:\winnt\system32"
如果打开该对象成功,则在该directory下有一item "KnownDllPath"(a symbolic-link object),用这个值初始化LdrpKnownDllPath。

LdrpKnownDllObjectDirectory和LdrpKnownDllPath是全局变量:
HANDLE LdrpKnownDllObjectDirectory;
UNICODE_STRING LdrpKnownDllPath;

如果不能成功得到LdrpKnownDllPath,则会退出LdrpInitializeProcess函数。

LdrpKnownDllPath将在后面的LdrpCheckForKnownDll函数中被用到。



(3) 初始化Peb->Ldr,参见ModuleList中给出的定义。

    // 在进程堆上为Ldr分配空间
Peb->Ldr = RtlAllocateHeap(Peb->ProcessHeap, MAKE_TAG( LDR_TAG ), sizeof(PEB_LDR_DATA));

Peb->Ldr->Length = sizeof(PEB_LDR_DATA);
Peb->Ldr->Initialized = TRUE;
Peb->Ldr->SsHandle = NULL;
InitializeListHead(&Peb->Ldr->InLoadOrderModuleList);
InitializeListHead(&Peb->Ldr->InMemoryOrderModuleList);
InitializeListHead(&Peb->Ldr->InInitializationOrderModuleList);

(4) 为process image分配第一个loader data table entry,初始化,并加入到list中

    LdrDataTableEntry = LdrpImageEntry = LdrpAllocateDataTableEntry(Peb->ImageBaseAddress);
... 初始化各个成员 ....
LdrpInsertMemoryTableEntry(LdrDataTableEntry); // 将该entry加入到list of loaded modules for this process
LdrDataTableEntry->Flags |= LDRP_ENTRY_PROCESSED;

LdrpInsertMemoryTableEntry函数比它的名字包含了更多的含义,它不仅insert into LoadOrderModuleList和MemoryOrderModuleList,
还insert into HashList:
ULON i = LDRP_COMPUTE_HASH_INDEX(LdrDataTableEntry->BaseDllName.Buffer[0]);
InsertTailList(&LdrpHashTable[i],&LdrDataTableEntry->HashLinks);
InsertTailList(&Ldr->InLoadOrderModuleList, &LdrDataTableEntry->InLoadOrderLinks);
InsertTailList(&Ldr->InMemoryOrderModuleList, &LdrDataTableEntry->InMemoryOrderLinks);

(5) 为ntdll.dll分配第二个loader data table entry,初始化,并加入到list中

对于任何一个进程,ntdll.dll都是第一个被处理的DLL。

    LdrDataTableEntry = LdrpAllocateDataTableEntry(SystemDllBase); // 即ntdll.dll的基地址
... 初始化各个成员 ....
与Process image不同,ntdll.dll会被加入到初始化链表中:
InsertHeadList(&Peb->Ldr->InInitializationOrderModuleList,
&LdrDataTableEntry->InInitializationOrderLinks);
这也是InInitializationOrderModuleList长度总比InLoadOrderModuleList和InMemoryOrderModuleList多1个的原因。

ntdll.dll的一个有趣的事是它的入口点EntryPoint为NULL,所以不会调用_DllMainCRTStartup,所以不会有LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED标志。
用ModuleList.exe会发现所有进程里的ntdll.dll都是如此。

ntdll.dll的另一个特殊之处是它的LoadCount初始为-1,意味着LoadCount永远不会改变。

(6) 加载Process引用的DLLs

    LdrpWalkImportDescriptor(LdrpDefaultPath.Buffer, LdrpImageEntry);
LdrpImageEntry是在前面已经分配过的全局的Process Image的loader data table entry.

LdrpWalkImportDescriptor

        is a recursive routine which walks the Import Descriptor Table and loads each DLL that is referenced.

    if (Bound Imports Descriptor Table存在)
{
while (遍历每一个IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT结构)
{
调用LdrpLoadImportModule(...)装载绑定的Dll,得到该dll的loader data table entry;
如果成功并且该dll是第一次被load,则调用InsertTailList将其加入到InInitializationOrderModuleList的末尾。

if (该dll的时间戮不一致,或者DllBase不是preferred load address)
StaleBinding = TRUE;
else
StaleBinding = FALSE;

while (处理该dll的每一个forwarder dll)
{
调用LdrpLoadImportModule(...)装载forwarder dll;
如果成功并且该dll是第一次被load,则调用InsertTailList将其加入到InInitializationOrderModuleList的末尾。

if (不成功,或者该dll的时间戮不一致,或者DllBase不是preferred load address)
StaleBinding = TRUE;
else
StaleBinding = FALSE;
}

if (StaleBinding == TRUE)
{
Find the unbound import descriptor that matches this bound import descriptor
如果没找到,则返回STATUS_OBJECT_NAME_INVALID,退出

调用LdrpSnapIAT(...)修正IAT表。
}
/* 这一部分的代码现在肯定已经有所变化。通过Russ Osterlund的例子可以发现,如果使用LoadLibrary来load一个Forwarder DLL,
使用GetProcAddress来使用一个Forwarder Function,那么LoadLibrary不会加载Forwarded Dll,只有在GetProcAddress之后,
才会加载Forwarded Dll。这是一种类似Delay-load的机制。
*/

}
}
else if (Regular Imports Descriptor Table存在)
{
while (遍历每一个IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT结构)
{
调用LdrpLoadImportModule(...)装载imported dll,得到该dll的loader data table entry;

if (this dll has been bound // 通过timestamp判断,See PE specifications 6.4.1
&& the import date stamp matches the date time stamp in the export modules header
&& and the image was mapped at it's prefered base address)
{
// do nothing
}
else
{
调用LdrpSnapIAT(...)修正IAT表。
}

如果Dll是第一次被load,则调用InsertTailList将其加入到InInitializationOrderModuleList的末尾。
}
}

以下是在不同的情况下输出的Loader Snap信息。
Bound成功的例子:
LDR: KERNEL32.dll bound to NTDLL.DLL
LDR: KERNEL32.dll has correct binding to NTDLL.DLL
Bound不成功的例子:
LDR: SHELL32.dll has stale binding to SHLWAPI.DLL
LDR: Stale Bind SHLWAPI.DLL from SHELL32.dll
Bound里有forward成功的例子:
LDR: GDI32.dll bound to NTDLL.DLL via forwarder(s) from KERNEL32.dll
LDR: GDI32.dll has correct binding to NTDLL.DLL
Bound里有forward不成功的例子:
LDR: WINMM.dll bound to NTDLL.DLL via forwarder(s) from KERNEL32.dll
LDR: WINMM.dll has stale binding to NTDLL.DLL
LDR: Stale Bind KERNEL32.DLL from WINMM.dll

LdrpLoadImportModule: load Imported Dll

    (1) 调用LdrpCheckForLoadedDll(...)检查该Dll是否已经被load。
(2) 若没有,则调用LdrpMapDll(...)将其映射到进程地址空间。
(3) 递归调用LdrpWalkImportDescriptor(...)。
LdrpCheckForLoadedDll和LdrpMapDll这两个函数留到后面再讲。

LdrpSnapIAT:snaps the Import Address Table for this Imported Dll,
overwrites each IAT entry with the actual address of the imported function.

    (1) 通过IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT得到imported dll的Export Directory指针和大小,它将在LdrpSnapThunk函数中使用。
(2) 通过IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT得到IATs表的地址和大小。(每一个imported dll的IAT表在内存中都是连续排列的)
这是一种简便的方法,一下子把整个IAT表的区域的属性都改了,避免了每snap一个thunk修改一次。
(3) 修改IATs的内存保护属性为PAGE_READWRITE。
(4) if (snap forwarded entries only)
{
while (找到每一个forwarder function的thunk)
调用LdrpSnapThunk(...)
}
else
{
while (找到Import Table里的每一个thunk)
调用LdrpSnapThunk(...)
}
(5) 恢复IATs原始的内存保护属性。
(6) 调用NtFlushInstructionCache。这是有必要的,因为IATs一般都在代码段。

LdrpSnapThunk: snaps a thunk using the Imported Dll’s Export Section data.

    (1) if (snap is by ordinal)
{
得到OrindalNumber: = (USHORT)(OriginalOrdinalNumber - ExportDirectory->Base);
}
else
{
如果HintIndex匹配函数名,则可以直接使用它:OrdinalNumber = NameOrdinalTableBase[HintIndex];
否则调用LdrpNameToOrdinal(...)在Name Table中二分查找,然后在NameOrdinal Table得到对应OrdinalNumber
}
(2) 根据得到的OrdinalNumber,在Export Address Table(EAT)中找到对应的API的偏移地址。
该偏移地址再加上Dll的基地址就是该函数在内存中的实际地址。
然后用它更新IAT Thunk Entry。
(3) (参考PE specifications中的6.3.2节)
if (函数地址在export section内)
{
说明这个函数是一个Forwarder Function,那么上面得到的该函数的地址实际上指向一个ASCII string,
形式如:"NTDLL.RtlAllocateHeap" (by name) 或者 "MYDLL.#27" (by ordinal) 。

从这个字符串中解析出Forwarded Dll的名字,然后调用LdrpLoadDll(...)函数装载它。
然后调用LdrpGetProcedureAddress(...)函数得到函数的实际地址,并更新IAT Thunk。
}

(7) 调用LdrpUpdateLoadCount增加process image及它引用的dll的引用计数

LdrpUpdateLoadCount:递归函数,增加或减少Dll以及它引用的所有Dll的引用计数:

    if (Module is loading)
{
设置相应的LDRP_LOAD_IN_PROGRESS标志,该标志表示dll正在被loading,将在LdrpClearLoadInProgress(...)被清除。
}
else // (Module is unloading)
{
设置相应的LDRP_UNLOAD_IN_PROGRESS标志,该标志表示dll正在被unloading,将在LdrUnloadDll(...)中被清除。
}

if (Bound Imports Descriptor Table存在)
{
while (遍历每一个IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT结构)
{
调用LdrpCheckForLoadedDll(...)检查imported dll是否已经被加载。
if (该imported dll的引用计数 != -1)
{
if (reference)
引用计数加1
else // dereference
引用计数减1
}
对这个imported dll递归调用LdrpUpdateLoadCount(...)
}
}
else if (Regular Imports Descriptor Table存在)
{
while (遍历每一个IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT结构)
{
调用LdrpCheckForLoadedDll(...)检查imported dll是否已经被加载。
if (该imported dll的引用计数 != -1)
{
if (reference)
引用计数加1
else // dereference
引用计数减1
}
对这个imported dll递归调用LdrpUpdateLoadCount(...)
}
}

(8) Lock the loaded DLLs to prevent dlls that back link to the exe to cause problems when they are unloaded.

    while (从前向后遍历InLoadOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
LoadCount = -1 ;
这表明进程的每一个static link的dll的LoadCount都为-1。
从上面的LdrpUpdateLoadCount的伪代码可以看出,LoadCount为-1标志着该dll的引用计数永远不会改变,
不会因为LoadLibrary和FreeLibrary而增加或减小。
}

(9) 此时进程隐式链接的DLLs都已经映像到内存中

    if (the process is being debugged)
{
DbgBreakPoint() ; // 这就是著名的Loader Breakpoint。
}

Debugger的作者需要注意的是,在Loader Breakpoint之前,staticly linked dlls虽然都已经被load,但并没有被初始化(意即没有调用_DllMainCRTStartup)。
用WinDbg的!dlls命令,或者我的ModuleList程序都可以看出这点:

这些static link DLL的标志均为:LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_LOAD_IN_PROGRESS。



(10)调用LdrpRunInitializeRoutines,初始化每个dll。

LdrpRunInitializeRoutines:调用每一个已经被映射到内存但又没初始化的Dll的Entry Point。

    (1) 调用LdrpClearLoadInProgress(...),清除LDRP_LOAD_IN_PROGRESS,并返回需要调用初始化函数的模块个数。
NumberOfRoutines = LdrpClearLoadInProgress();
(2) 在进程堆上创建一个数组,其成员是将要调用初始化函数的模块所对应的PLDR_DATA_TABLE_ENTRY指针。
PLDR_DATA_TABLE_ENTRY *LdrDataTableBase = RtlAllocateHeap( , , NumberOfRoutines * sizeof(PLDR_DATA_TABLE_ENTRY)) ;
(3) while (从前向后遍历InInitializationOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
if (EntryPoint不为NULL && 没有设置LDRP_ENTRY_PROCESSED标志(即entry hasn't been processed))
LdrDataTableBase[i++] = LdrDataTableEntry; // 将其将加入LdrDataTableBase中
LdrDataTableEntry->Flags |= LDRP_ENTRY_PROCESSED; // 注意此时还没有调用Entry Point函数
}
(4) while (遍历LdrDataTableBase数组中的每一项)
{
判断是否需要"BreakOnDllLoad" ;
我对BreakOnDllLoad没什么兴趣,就此略过。感兴趣的话可以看看Matt Pietrek的"Under the Hood", 1999-09

if (InitRoutine) // 如果需要初始化
{
if (the DLL has TLS data)
调用LdrpCallTlsInitializers(,DLL_PROCESS_ATTACH) ;

调用LdrpCallInitRoutine(,,DLL_PROCESS_ATTACH,)函数,一般是调用Dll的入口点函数_DllMainCRTStartup。
LdrpCallInitRoutine是用汇编写的,不过并无特殊之处。只是在Call指令之前调用
mov esi,esp ; save the stack pointer in esi across the call
在Call结束后调用
mov esp,esi ; restore the stack pointer in case callee forgot to clean up
不知道这种设计有什么特别的好处?

LdrDataTableEntry->Flags |= LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED; // 标识完成初始化

if (Entry Point函数返回FALSE)
退出,返回STATUS_DLL_INIT_FAILED; // 这说明如果有一个Dll初始化失败,则退出整个加载过程
}
}
(5) if (the process image has tls)
调用LdrpCallTlsInitializers(,DLL_PROCESS_ATTACH) ;

LdrpClearLoadInProgress:清除LDRP_LOAD_IN_PROGRESS标志

    (1) count = 0 ;    // 初始化计数器
(2) while (从前向后遍历InInitializationOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
清除LDRP_LOAD_IN_PROGRESS标志;
if (EntryPoint不为NULL && 没有设置LDRP_ENTRY_PROCESSED标志(即entry hasn't been processed))
++count ;
}
(3) return count ;

四、Process Shutdown

下面我们开始研究进程结束时Dll是如何卸载的,从下面的堆栈中可以确定我们的旅程将从LdrShutdownProcess开始:

    ntdll!LdrShutdownProcess
KERNEL32!ExitProcess+0x51
Test!doexit+0xd5 [crt0dat.c @ 392]
Test!exit+0x10 [crt0dat.c @ 279]
Test!mainCRTStartup+0xf8 [crt0.c @ 212]
KERNEL32!BaseProcessStart+0x3d

LdrShutdownProcess

      This function is called by a process that is terminating cleanly.

      It’s purpose is to call all of the processes DLLs to notify them that the process is detaching.

    (1) 沿着初始化方向的反方向
while (从后向前遍历InInitializationOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
if (EntryPoint不为NULL && 设置了LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED标志(即the dll has been initialized))
{
if (the DLL has TLS data)
调用LdrpCallTlsInitializers(,DLL_PROCESS_DETACH) ;

调用LdrpCallInitRoutine(,,DLL_PROCESS_DETACH,)函数
}
}
(2) if (the process image has tls)
调用LdrpCallTlsInitializers(,DLL_PROCESS_DETACH) ;

原来进程结束时只是依次调用Dll的DllMain函数,并没有把它从内存中卸载(UnmapView)。

五、LoadLibraryEx

进程初始化里是加载静态链接的DLLs,下面要学习动态加载Dll(LoadLibraryEx)的代码。关于这部分内容,Russ Osterlund的"Win2000 Loader"里有非常详尽的描述,我也没必要重复。
这里我只写出LdrpCheckForLoadedDll和LdrpMapDll两个函数的算法思想:



LdrpCheckForLoadedDll:

      This function scans the loader data table looking to see if the specified DLL has already been mapped into the image. If

      the dll has been loaded, the address of its data table entry is returned.

    (1) if (StaticLink) 
{
在哈希表LdrpHashTable中查找Dll,如果找到则返回TRUE,否则则返回FALSE
}
(2) if (Dll的名字中没有包含路径)
{
StaticLink = TRUE;
返回(1)
}
(3) 调用RtlDosSearchPath_U(...)得到Dll的全路径
(4) while (从前向后遍历InLoadOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
// when we unload, the memory order links flink field is nulled.
// this is used to skip the entry pending list removal.
if ( !Entry->InMemoryOrderLinks.Flink )
continue;
关于InMemoryOrderLinks.Flink为NULL的情况,留到LdrUnloadDll再讲。

比较FullDllName,如果匹配,则退出循环
}
(5) if (没找到)
{
这部分代码不是很明白,我也不是很关心。大概意思是把Dll映射到内存中,然后再遍历InLoadOrderModuleList表,
比较TimeDateStamp,SizeOfImage以及整个file header和optional header,如果都匹配,则说明找到,成功返回。
}

我不是很明白这个函数的代码为什么这么写,Russ Osterlund的代码也不是很清晰。

如果是我写,我就只比较LdrpHashTable哈希表。如果Dll没有包含路径,就比较BaseDllName,否则就比较FullDllName。

为什么还要找InLoadOrderModuleList,它和LdrpHashTable有什么不一致吗?



LdrpMapDll:This routine maps the DLL into the users address space.

    (1) if (LdrpKnownDllObjectDirectory != NULL && DllName中没有包含路径)
{
调用LdrpCheckForKnownDll(...)函数,检查该Dll是否是一个Known Dll,
如果是则调用NtOpenSection返回Dll的Section Handle,并跳到第(5)步。
}
LdrpKnownDllObjectDirectory和LdrpKnownDllPath在LdrpInitializeProcess中的第2步得到。
(2) 调用LdrpResolveDllName(...)函数,得到Dll的FullPathName和BaseDllName。
(3) 调用RtlDosPathNameToNtPathName_U(...)函数,将Dos pathname转换成NT style pathname。
(4) 调用LdrpCreateDllSection(...)函数,得到Dll的Section Handle。
(5) 调用NtMapViewOfSection(...)函数,将Dll映射到进程的地址空间。
(6) 调用LdrpAllocateDataTableEntry(...)函数,分配一个loader data table entry。
Entry = LdrpAllocateDataTableEntry(ViewBase);
并初始化Entry中各项:
......
Entry->EntryPoint = LdrpFetchAddressOfEntryPoint(Entry->DllBase); // 得到Dll的入口点
(7) 调用LdrpInsertMemoryTableEntry(...)函数,将该entry加入到list of loaded modules for this process
在LdrpInitializeProcess中的第4步已经详细介绍了LdrpInsertMemoryTableEntry()所做的工作。
(8) 剩下的大部分代码与基址重定位有关,将之略去。

六、FreeLibrary

下面来学习动态卸载Dll(FreeLibrary)的代码。
FreeLibrary会导致调用LdrUnloadDll函数,相比较LdrLoadDll,它要简单得多。



LdrUnloadDll:

    (1) 如果进程正在关闭中,立即返回。
(2) 调用LdrpCheckForLoadedDllHandle(...),判断Dll是否存在,如果存在则返回它的LdrDataTableEntry。
(3) if (LdrDataTableEntry->LoadCount != -1)
{
LdrDataTableEntry->LoadCount--;
if (module是Image Dll)
调用LdrpUpdateLoadCount(...)函数,减少它所引用的Dll的LoadCount。
}
else
{
LoadCount等于-1说明这是进程静态链接的Dll,直接退出。
}
(4) 初始化双向链表LdrpUnloadHead。LdrpUnloadHead是个全局变量。
InitializeListHead(&LdrpUnloadHead);
(5) 沿着初始化方向的反方向建立unload list
while (从后向前遍历InInitializationOrderModuleList表,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
if (LoadCount == 0) // 引用计数为0表明该dll可以被卸载
{
RemoveEntryList(&Entry->InInitializationOrderLinks); // 从InInitializationOrderModuleList表中删除
RemoveEntryList(&Entry->InMemoryOrderLinks); // 从InMemoryOrderList表中删除
RemoveEntryList(&Entry->HashLinks); // 从Hash表中删除

InsertTailList(&LdrpUnloadHead,&Entry->HashLinks); // 将该entry插入到LdrpUnloadHead表的末尾
}
}
(6) 初始化局部的unload list。
InitializeListHead(&LocalUnloadHead);
(7) while (从前向后遍历LdrpUnloadHead链表中的每一项,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
Entry->InMemoryOrderLinks.Flink = NULL; // 这是个标志,标志dll正在被unload

将dll从global unload list中移走,移入到local unload list中
RemoveEntryList(&Entry->HashLinks);
InsertTailList(&LocalUnloadHead,&Entry->HashLinks);

if (EntryPoint不为NULL && 设置了LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED标志(即the dll has been initialized))
{
调用LdrpCallInitRoutine(,,DLL_PROCESS_DETACH,)函数,执行EntryPoint函数。
}

RemoveEntryList(&Entry->InLoadOrderLinks); // 将其从InLoadOrderList表中删除
}
(8) while (从前向后遍历LocalUnloadHead链表中的每一项,找到每一个LDR_DATA_TABLE_ENTRY)
{
调用NtUnmapViewOfSection(...)函数,unmap在进程空间的映像。

执行一些其他的释放工作。

RtlFreeHeap(Peb->ProcessHeap, 0,Entry); // 释放LDR_DATA_TABLE_ENTRY所占用的内存。
}

LdrUnloadDll里还有一些代码是用于处理在EntryPoint函数里又执行了FreeLibrary的情况,这里没有列出来,因为它会把逻辑搞得更复杂。
不过不要误以为这些代码无足轻重,事实上它们相当重要,在后面会讲到,它们增强了FreeLibrary的安全性。


LdrUnloadDll看上去很简单,但它还是留给了我一些疑惑:

疑惑一:InLoadOrderList和其他List不太一样,是在执行完EntryPoint函数之后才将dll从InLoadOrderList中删除的。
可能是考虑到在EntryPoint函数里可能会执行一些需要用到InLoadOrderList的函数?

疑惑二:为什么要用两个unload list,为什么要将global unload list拷到local unload list?
代码中的注释说这是因为在执行init routine中,global list可能会改变。但这又有什么影响呢?




至此我们已经研究完了有关进程初始化、进程退出、Dll动态装载、Dll动态卸载的代码。现在我们可以根据学到的知识解决一些困惑已久的问题:

问题一

为什么要维护三个双向链表:InLoadOrderModuleList、InMemoryOrderModuleList和InInitializationOrderModuleList?
为什么Dll初始化顺序不同于装载的顺序?

以Russ Osterlund的"Windows 2000 Loader"中带的例子Test为例,下面是从ModuleList中截取的的部分输出:

Ldr.InLoadOrderModuleList: 00131EC0 . 00134590
NO. Module Flags
1 H:\Samples\MSDN Magazine\Windows2000 Loader(0203)\debug\Test.exe LDRP_LOAD_IN_PROGRESS | LDRP_ENTRY_PROCESSED
2 C:\WINNT\system32\ntdll.dll LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
3 C:\WINNT\system32\KERNEL32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
4 C:\WINNT\system32\USER32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_DONT_CALL_FOR_THREAD | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
5 C:\WINNT\system32\GDI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
6 C:\WINNT\system32\IMM32.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
7 C:\WINNT\system32\ADVAPI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
8 C:\WINNT\system32\RPCRT4.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
9 H:\Samples\MSDN Magazine\Windows2000 Loader(0203)\TestDll.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED

Ldr.InMemoryOrderModuleList: 00131EC8 . 00134598
1 H:\Samples\MSDN Magazine\Windows2000 Loader(0203)\debug\Test.exe LDRP_LOAD_IN_PROGRESS | LDRP_ENTRY_PROCESSED
2 C:\WINNT\system32\ntdll.dll LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
3 C:\WINNT\system32\KERNEL32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
4 C:\WINNT\system32\USER32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_DONT_CALL_FOR_THREAD | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
5 C:\WINNT\system32\GDI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
6 C:\WINNT\system32\IMM32.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
7 C:\WINNT\system32\ADVAPI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
8 C:\WINNT\system32\RPCRT4.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
9 H:\Samples\MSDN Magazine\Windows2000 Loader(0203)\TestDll.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED

Ldr.InInitializationOrderModuleList: 00131F40 . 001345A0
1 C:\WINNT\system32\ntdll.dll LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
2 C:\WINNT\system32\KERNEL32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
3 C:\WINNT\system32\GDI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED
4 C:\WINNT\system32\USER32.dll LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_DONT_CALL_FOR_THREAD | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
5 C:\WINNT\system32\RPCRT4.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
6 C:\WINNT\system32\ADVAPI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
7 C:\WINNT\system32\IMM32.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
8 H:\Samples\MSDN Magazine\Windows2000 Loader(0203)\TestDll.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED

InLoadOrderModuleList的顺序是从头往后走,沿着flink的方向走,靠近头部的是先load的。

InMemoryOrderModuleList的顺序和LoadOrder相同。

InInitializationOrderModuleList的顺序也是从头往后走,沿着flink的方向走,靠近头部的先初始化。

Unload的时侯按与初始化方向相反的方向,沿着blink的方向走,尾部的先unload。

(通过查看win2k\private\windows\base\client\toolhelp.c以及win2k\private\ntos\dll\ldrapi.c里LdrQueryProcessModuleInformation的代码,
可以知道通过toolhelp函数Module32First,Module32Next得到的Module的顺序是LoadOrder的顺序。)



InMemoryOrderModuleList和InLoadOrderModuleList几乎完全一样,它唯一的特殊之处是在LdrUnloadDll里,通过

      Entry->InMemoryOrderLinks.Flink = NULL;

标志dll正在被unload。
在LdrpCheckForLoadedDll和LdrpCheckForLoadedDllHandle两个函数里会用到这个特性。
但这似乎不足以成为InMemoryOrderModuleList存在的理由?这仍是我的疑惑。



如果一个Dll A引用了另一个Dll B,那么就会出现Load的顺序与Initialize的顺序不一致的情况。

因为只有先load Dll A才可能知道它引用了Dll B,所以Dll A在InLoadOrderModuleList表中的顺序显示要先于Dll B。

又因为在逻辑上只有先知道Dll B能否初始化成功,才能决定Dll A是否能初始化成功,所以Dll B在InInitializationOrderModuleList表中的顺序要先于Dll A。

问题二

在Russ Osterlund的"Windows 2000 Loader"的最后留下了一个问题:why do some DLLs have a reference count of -1 and the others contain an actual count?
作者说以后会解答这个问题,我也不知道他后来在哪里解答了。可以把这个问题分为两个小问题:
哪些DLLs的引用计数为-1?为什么这些DLLs的引用计数要为-1?



在进程初始化的最开始,只有Process Image和ntdll.dll的LoadCount等于-1。

在装载完static link dlls之后,象kernel32.dll之类的dll的引用计数都不等于-1,从LdrSnap的输出可看出:

    LDR: Refcount   KERNEL32.dll (1)
LDR: Refcount USER32.dll (1)
LDR: Refcount KERNEL32.DLL (2)
LDR: Refcount GDI32.DLL (1)
LDR: Refcount KERNEL32.DLL (3)
LDR: Refcount USER32.DLL (2)

但是随后,初始化代码把这些静态链接的Dll的LoadCount都强制设为了-1。
并不是说静态链接的dll都要这么做,如果一个dll是通过LoadLibrary动态加载的,那么它静态链接的dll并不会强制设LoadCount为-1,下面是从ModuleList中截取的的部分输出:

    LoadCount    Module                           Flag
1 C:\WINNT\system32\IMM32.DLL LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
2 C:\WINNT\system32\ADVAPI32.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED
1 C:\WINNT\system32\RPCRT4.DLL LDRP_STATIC_LINK | LDRP_IMAGE_DLL | LDRP_ENTRY_PROCESSED | LDRP_PROCESS_ATTACH_CALLED

IMM32.dll是动态加载的,IMM32.dll静态链接于ADVAPI32.DLL,ADVAPI32.DLL又静态链接于RPCRT4.DLL,它们的引用计数都不等于-1。



通过LdrpInitializeProcess的伪代码可以看出,所有并且只有Process Image静态链接的Dlls的LoadCount为-1。

在正常情况下,即LoadLibrary和FreeLibrary成对匹配的情况下,进程隐式链接的Dlls的引用计数永远应该>=1,因为至少Process Image在使用它。
把它们的LoadCount设为-1,既是一种简化的设计,也是一种安全的设计,因为即使是多次调用FreeLibrary也不会把它释放掉。
LdrUnloadDll发现LoadCount等于-1,就立刻返回了。

问题三

为什么在DllMain里不能调用LoadLibrary和FreeLibrary函数?



MSDN里对这个问题的答案十分的晦涩。不过现在我们已经有了足够的知识来解答这个问题。

考虑下面的情况:

      (a)DllB静态链接DllA

      (b)DllB在DllMain里调用DllA的一个函数A1()

      (c)DllA在DllMain里调用LoadLibrary("DllB.dll")



分析:当执行到DllA中的DllMain的时侯,DllA.dll已经被映射到进程地址空间中,已经加入到了module list中。
当它调用LoadLibrary("DllB.dll")时,首先会调用LdrpMapDll把DllB.dll映射到进程地址空间,并加入到InLoadOrderModuleList中。
然后会调用LdrpLoadImportModule(…)加载它引用的DllA.dll,而LdrpLoadImportModule会调用LdrpCheckForLoadedDll检查是否DllA.dll已经被加载。
LdrpCheckForLoadedDll会在哈希表LdrpHashTable中查找DllA.dll,而显然它能找到,所以加载DllA.dll这一步被成功调过。
DllA在它的DllMain函数里能成功加载DllB,并要执行DllB的DllMain函数对其初始化。
站在DllB的角度考虑,当程序运行到它的DllMain的时侯,它完全有理由相信它隐式链接的DllA.dll已经被加载并且成功地初始化。
可事实上,此时DllA只是处在"正在初始化"的过程中!这种理想和现实的差距就是可能产生的Bug的根源,
就是禁止在DllMain里调用LoadLibrary的理由!



本文附带的例子中说明了这种出错的情况:

TestLoad主程序:
int main(int argc, char* argv[])
{
HINSTANCE hDll = ::LoadLibrary( "DllA.dll" ) ;
FreeLibrary( hDll ) ;
return 0;
}

DllA:
HANDLE g_hDllB = NULL ;
char *g_buf = NULL ;

BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
OutputDebugString( "==>DllA: Initialize begin!\n" ) ;

g_hDllB = LoadLibrary( "DllB.dll" ) ;

// g_buf在Load DllB.dll之后才初始化,显然它没有料到DllB在初始化时居然会用到g_buf!!
g_buf = new char[128] ;
memset( g_buf, 0, 128 ) ;

OutputDebugString( "==>DllA: Initialize end!\n" ) ;
break ;

case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}

DLLA_API void A1( char *str )
{
OutputDebugString( "==>DllA: A1()\n" ) ;

// 当DllB.dll在它的DllMain函数里调用A1()时,g_buf还没有初始化,所以必然会出错!
strcat( g_buf, "==>DllA: " ) ;
strcpy( g_buf, str ) ;

OutputDebugString( g_buf ) ;
}

DllB:
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
OutputDebugString( "==>DllB: Initialize!\n" ) ;
OutputDebugString( "==>DllB: DllB depend on DllA.\n" ) ;
OutputDebugString( "==>DllB: I think DllA has been initialize.\n" ) ;

// 当程序运行到这时,DllB认为它引用的DllA.dll已经加载并初始化了,所以它调用DllA的函数A1()
A1( "DllB Invoke DllA::A1()\n" ) ;
break ;

case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}

在调用DllA的函数A1()时,因为DllA里有些变量还没初始化,所以会产生exception。
以下是截取的部分LDR的输出,"==>"开头的是程序的输出。

    LDR: Loading (DYNAMIC) H:\cm\vc6\TestLoad\bin\DllA.dll
LDR: KERNEL32.dll used by DllA.dll
LDR: Snapping imports for DllA.dll from KERNEL32.dll
LDR: Real INIT LIST
H:\cm\vc6\TestLoad\bin\DllA.dll init routine 10001440
LDR: DllA.dll loaded. - Calling init routine at 10001440
==>DllA: Initialize begin!
LDR: Loading (DYNAMIC) H:\cm\vc6\TestLoad\bin\DllB.dll
LDR: DllA.dll used by DllB.dll
LDR: Snapping imports for DllB.dll from DllA.dll
LDR: Refcount DllA.dll (2)
LDR: Real INIT LIST
H:\cm\vc6\TestLoad\bin\DllB.dll init routine 371260
LDR: DllB.dll loaded. - Calling init routine at 371260
==>DllB: Initialize!
==>DllB: DllB depend on DllA.
==>DllB: I think DllA has been initialize.
==>DllA: A1()
First-chance exception in Test.exe (DLLA.DLL): 0xC0000005: Access Violation.
==>DllA: Initialize end!

在前面已经说过LdrUnloadDll里对DllMain里调用FreeLibrary的情况进行了特殊处理。
此时仍然会对各个相关的Dll引用计数减1,并移入到unload list中,但然后LdrUnloadDll就返回了!并没有执行Dll的termination code。
我构建了一个运行正确的例子TestUnload,说明LdrUnloadDll是怎么处理的。



考虑下面的情况:

      (a)DllA依赖于DllC,DllB也依赖于DllC

      (b)DllA里调用LoadLibrary("DllB.dll"),并保证其成功

      (c)DllA在DllMain的termination code里执行FreeLibrary(),释放DllB

      (d)在主程序里动态的加载DllA



下面的代码和注释说明了程序运行的细节:

TestUnload主程序:
int main(int argc, char* argv[])
{
HINSTANCE hDll = ::LoadLibrary( "DllA.dll" ) ;
// 在调用LoadLibrary之后
// LoadOrderList: A(1) --> C(2) --> B(1), 括号内的代表LoadCount
// MemoryOrderList: A(1) --> C(2) --> B(1)
// InitOrderList: C(2) --> A(1) --> B(1)

FreeLibrary( hDll ) ;
return 0;
}

DllA:
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
OutputDebugString( "==>DllA: Initialize!\n" ) ;

// 这里用LoadLibrary是安全的
g_hDllB = LoadLibrary( "DllB.dll" ) ;
if (NULL == g_hDllB)
return FALSE ;
break ;

case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
break ;

case DLL_PROCESS_DETACH:
// 运行到这里时,DllA现在只留在LoadOrderList中,已经从另两个list中删除
// LoadOrderList: A(0) --> C(1) --> B(1)
// MemoryOrderList: C(1) --> B(1)
// InitOrderList: C(1) --> B(1)

OutputDebugString( "==>DllA: Uninitialize begin!\n" ) ;

FreeLibrary( g_hDllB ) ;

// 运行到这里时,DllB和DllC都从MemoryOrderList和InitOrderList中删除了
// LoadOrderList: A(0) --> C(0) --> B(0)
// MemoryOrderList:
// InitOrderList:

OutputDebugString( "==>DllA: Uninitialize end!\n" ) ;
break;
}
return TRUE;
}

如果主程序是静态链接DllA又如何呢?
LdrUnloadDll同样能判断这种情况:如果进程正在关闭那么LdrUnloadDll直接返回。
我也构建了一个运行正确的例子TestUnload2来说明这种情况:

TestUnload2主程序:
int main(int argc, char* argv[])
{
// 此时DllA,DllB,DllC均已load
// LoadOrderList: A(-1) --> C(-1) --> B(1), 括号内的代表LoadCount
// MemoryOrderList: A(-1) --> C(-1) --> B(1)
// InitOrderList: C(-1) --> A(-1) --> B(1)

return 0;
}

DllA:
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
OutputDebugString( "==>DllA: Initialize!\n" ) ;

// 这里用LoadLibrary是安全的
g_hDllB = LoadLibrary( "DllB.dll" ) ;
if (NULL == g_hDllB)
return FALSE ;

break ;

case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
break ;

case DLL_PROCESS_DETACH:
// 运行到这里时,DllB已经被卸载,因为它是InitOrderList中最后一项
// 这里的卸载指的是调用了Init routine,发出了DLL_PROCESS_DETACH通知,而不是指unmap内存中的映像
OutputDebugString( "==>DllA: Uninitialize begin!\n" ) ;

// 这里不应该再调用DllB的函数!!!

// 尽管DllB已经被卸载,但这里调用FreeLibrary并无危险
// 因为LdrUnloadDll判断出进程正在Shutdown,所以它什么也没做,直接返回
FreeLibrary( g_hDllB ) ;

OutputDebugString( "==>DllA: Uninitialize end!\n" ) ;

break;
}
return TRUE;
}

在Jeffrey Richter的"Windows核心编程"和Matt Pietrek在1999年MSJ上的"Under the
Hood"里都说到,
User32.dll在它的initialize
code里会用LoadLibrary加载"HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Windows
NT\CurrentVersion\Windows\AppInit_DLLs"
下的dll,在它的terminate code里会用FreeLibrary卸载它们。跟踪它的FreeLibrary函数,发现同上面的例子一样,
LdrUnloadDll发现进程正在Shutdown中,就直接返回了,没有任何危险。(User32.dll是静态链接的函数,只可能在进程关闭时被
卸载。
另外,在我调试的时侯,发现即使AppInit_DLLs下为空,User32.dll仍然会加载imm32.dll)。



总而言之,FreeLibrary本身是相当安全的,但MSDN里对它的警告也并非是胡说八道。在DllMain里使用FreeLibrary仍然是具有危险性的,
与LoadLibrary一样,它们具有相同的Bug哲学,即理想和现实的差距!

TestUnload2虽然运行正确,但是它具有潜在的危险性

对DllA而言,释放DllB是它的责任,是它在收到DLL_PROCESS_DETACH通知之后用FreeLibrary卸载的,
可事实上如果DllA被主程序静态链接,或者DllA是动态链接但没有用FreeLibrary显式卸载它的话,那么在进程结束时,在DllA卸载DllB之前,DllB就已经被主程序卸载掉了!
这种认识上的错误就是养育Bug的沃土。如果DllA没有认识到这种可能性,而在FreeLibrary之前调用DllB的函数,就极可能出错!!!



为了加深理解,我用文章开头提到的那个Bug来说明这种情况,那可是血的教训。问题描述如下:

我用MFC写了一个OCX,OCX里动态加载了一些Plugin Dlls,在OCX的ExitInstance(相当于DllMain里处理DLL_PROCESS_DETACH通知)里
调用这些Plugin的Uninitialize code,然后用FreeLibrary将其释放。在我用MFC编写的一个Doc/View架构的测试程序里运行良好,
但不久客户就报告了一个Bug:用VB写了一个OCX2来包装我的OCX,在一个网页里使用OCX2,然后在IE里打开这个网页,在关掉IE时会当掉!
发生在特定条件下的奇怪的错误!当时我可是费了不少功夫来解这个Bug,现在一切都那么清晰了。



下面是我用MFC写的测试程序在关闭时的堆栈:

PDFREA_1!CPDFReaderOCXApp::ExitInstance+0x1d
PDFREA_1!DllMain+0x1bb
PDFREA_1!_DllMainCRTStartup+0x80
ntdll!LdrpCallInitRoutine+0x14
ntdll!LdrUnloadDll+0x29a
KERNEL32!FreeLibrary+0x3b
ole32!CClassCache::CDllPathEntry::CFinishObject::Finish+0x2b
ole32!CClassCache::CFinishComposite::Finish+0x19
ole32!CClassCache::FreeUnused+0x192
ole32!CoFreeUnusedLibraries+0x35
MFCO42D!AfxOleTerm+0x7b
MFCO42D!AfxOleTermOrFreeLib+0x12
MFC42D!AfxWinTerm+0xa9
MFC42D!AfxWinMain+0x103
ReaderContainerMFC!WinMain+0x18
ReaderContainerMFC!WinMainCRTStartup+0x1b3
KERNEL32!BaseProcessStart+0x3d

可以看到OCX被FreeLibrary显式地释放,抢在Plugin被进程释放之前,所以不会出错。



下面是关闭IE时的堆栈:

CPDFReaderOCXApp::ExitInstance() line 44
DllMain(HINSTANCE__ * 0x04e10000, unsigned long 0, void * 0x00000001) line 139
_DllMainCRTStartup(void * 0x04e10000, unsigned long 0, void * 0x00000001) line 273 + 17 bytes
NTDLL! LdrShutdownProcess + 238 bytes
KERNEL32! ExitProcess + 85 bytes

可以看到OCX是在LdrShutdownProcess里被释放的,而此时Plugin已经被释放掉了,因为在InInitializationOrderModuleList表里Plugin Dlls在OCX之后,所以它们被先释放!
这种情况要是还不出错真是奇迹了。



总结:虽然MS警告不要在DllMain里不能调用LoadLibrary和FreeLibrary函数,可实际上它还是做了很多的工作来处理这种情况。
只不过因为他不想或者懒得说清楚到底哪些情况不能这么用,才干脆一棒子打死统统不许。
在你自己的程序里不是绝对不能这么用,只是你必须清楚地知道每件事是怎么发生的,以及潜在的危险。

后记:

这篇文章包含了太多的内容,你一定已经看得一头雾水,不知我所云。不仅是你连我自己都有点吃不消。

我不是一个优秀的写者,也无意于此。而且我一直认为,真正的知识永远不是从书本上获得的。

我不知道你能从这篇文章里学到什么,但你一定能从中知道你可以学到什么。

参考资料:

(1) Russ Osterlund, Windows 2000 Loader, MSDN Magazine, March 2002

(2) Matt Pietrek, Under the Hood, MSJ, September 1999

(3) Matt Pietrek, Inside Windows: An In-Depth Look into the Win32 Portable Executable File Format, Part 2, MSDN Magazine, March 2002

(4) Microsoft Portable Executable and Common Object File Format Specification, Revision 6.0 – February 1999

(5) Windows 2000 source code

下载

测试程序(包括TestLoad,TestUnload,TestUnload2) 下载后将扩展名.html改为.rar

1条评论

  1. 不错,很好,真的很好。佩服。

    我一直想做一个自己的loader,虽然前一个月实现了,但没有这里分析的这么透彻,真好。

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