聊聊 C# 方法重载的底层玩法

最近在看 C++ 的方法重载，我就在想 C# 中的重载底层是怎么玩的，很多朋友应该知道 C 是不支持重载的，比如下面的代码就会报错。

#include <stdio.h>

int say() {
	return 1;
}
int say(int i) {
	return i;
}

int main()
{
	say(10);
	return 0;
}

从错误信息看，它说 say 方法已经存在了，尴尬。。。

一：为什么 C 不支持

要想寻找答案，需要了解一点点底层知识，那就是编译器在编译 C 方法时会将 函数名 作为符号添加到 符号表 中，这个 符号表 就是 call 到 say方法字节码 中间的一个载体，画个图大概就是这样。

简而言之，call 先跳转到 符号表, 然后再 jmp 到 say 方法，问题就出现在这里，符号表是一种类字典结构，是不可以出现 符号 相同的情况。对了，在 windbg 中我们可以用 x 命令去搜索这些符号，

为了论证我的说法，可以在汇编层面给大家验证下，修改代码如下：

#include <stdio.h>

int say(int i) {
	return i;
}

int main()
{
	say(10);
	return 0;
}

接下来再看下汇编。

--------------- say(10) -----------

00C41771  push        0Ah
00C41773  call        _say (0C412ADh)  

--------------- 符号表 -----------

00C412AD  jmp         say (0C417B0h)  

--------------- say body -----------

00C417B0  push        ebp
00C417B1  mov         ebp,esp
00C417B3  sub         esp,0C0h
00C417B9  push        ebx
00C417BA  push        esi
00C417BB  push        edi
00C417BC  mov         edi,ebp
00C417BE  xor         ecx,ecx
00C417C0  mov         eax,0CCCCCCCCh
00C417C5  rep stos    dword ptr es:[edi]
00C417C7  mov         ecx,offset _2440747F_ConsoleApplication6@c (0C4C008h)
...

知道了原理后，我们再看看 C++ 是如何在 符号表 上实现唯一性突破。

二：C++ 符号表突破

为了方便讲述，我们先上一段 C++ 方法重载的代码。

using namespace std;

class Person
{
public:
	void sayhello(int i) {
		cout << i << endl;
	}
	void sayhello(const char* c) {
		cout << c << endl;
	}
};

int main(int argc)
{
	Person person;

	person.sayhello(10);
	person.sayhello("hello world");
}

按理说 sayhello 有多个，肯定是无法突破的，带着好奇心我们看下它的反汇编代码。

----------     person.sayhello(10);  ----------------

003B2E5F  push        0Ah
003B2E61  lea         ecx,[person]
003B2E64  call        Person::sayhello (03B13A2h) 

------------  person.sayhello("hello world"); ----------------

003B2E69  push        offset string "hello world" (03B9C2Ch)
003B2E6E  lea         ecx,[person]
003B2E71  call        Person::sayhello (03B1302h) 

从汇编代码看, 调的都是 Person::sayhello 这个符号，奇怪的是他们属于不同的地址: 03B13A2h, 03B1302h，这就太奇怪了，哈哈，字典类符号表 肯定是没有问题的，问题是 Visual Studio 20222 的反汇编窗口在调试时做了一些内部转换，算是蒙蔽了我们双眼吧，

真是可气！！！居然运行时汇编代码都还不够彻底，那现在我们怎么继续挖呢？ 可以用 IDA 去看这个程序的 静态反汇编代码，截图如下：

从代码上的注释可以清楚的看到，原来:

1. Person::sayhello(int) 变成了 j_?sayhello@Person@@QAEXH@Z。
2. Person::sayhello(char const *) 变成了 j_?sayhello@Person@@QAEXPBD@Z

到这里终于搞清楚了，原来 C++　为了支持方法重载，将 方法名 做了重新编码，这样确实可以突破 符号表 的唯一性限制。

三：C# 如何实现突破

我们都知道 C# 的底层 CLR 是由 C++ 写的，所以大概率玩法都是一样，接下来上一段代码：

    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
			//故意做一次重复
            Say(10);
            Say("hello world");

            Say(10);
            Say("hello world");
            Console.ReadLine();
        }

        static void Say(int i)
        {
            Console.WriteLine(i);
        }

        static void Say(string s)
        {
            Console.WriteLine(s);
        }
    }

由于 C# 的方法是由 JIT 在运行时动态编译的，并且首次编译方法会先跳转到 JIT 的桩地址，所以断点必须下在第二次调用 Say(10) 处才能看到方法的符号地址，汇编代码如下：

 -----------	Say(10);	-----------

00007FFB82134DFC  mov         ecx,0Ah
00007FFB82134E01  call        Method stub for: ConsoleApp1.Program.Say(Int32) (07FFB81F6F118h)
00007FFB82134E06  nop  

-----------	Say("hello world");		-----------

00007FFB82134E07  mov         rcx,qword ptr [1A8C65E8h]
00007FFB82134E0F  call        Method stub for: ConsoleApp1.Program.Say(System.String) (07FFB81F6F120h)
00007FFB82134E14  nop  

从输出信息看，同样也是两个符号表地址，然后由符号表地址 jmp 到最后的方法体。

-----------	Say(10);	-----------
00007FFB82134E01  call        Method stub for: ConsoleApp1.Program.Say(Int32) (07FFB81F6F118h)  

-----------	符号表	-----------
00007FFB81F6F118  jmp         ConsoleApp1.Program.Say(Int32) (07FFB82134F10h)  

-----------	Say body -----------

00007FFB82134F10  push        rbp
00007FFB82134F11  push        rdi
00007FFB82134F12  push        rsi
00007FFB82134F13  sub         rsp,20h
00007FFB82134F17  mov         rbp,rsp
00007FFB82134F1A  mov         dword ptr [rbp+40h],ecx
00007FFB82134F1D  cmp         dword ptr [7FFB82036B80h],0
00007FFB82134F24  je          ConsoleApp1.Program.Say(Int32)+01Bh (07FFB82134F2Bh)
00007FFB82134F26  call        00007FFBE1C2CC40  

暂时还不知道怎么看 JIT 改名后 方法名，有知道的朋友可以留言一下哈，但总的来说还是 C++ 这一套。

好了本篇就聊到这里，希望对你有帮助。