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标题: 拦截|篡改|伪造.NET类库中不限于public的类和方法 [打印本页]

作者: 郭卫东 时间: 2023-10-1 18:29
标题: 拦截|篡改|伪造.NET类库中不限于public的类和方法
大家好，我是沙漠尽头的狼。
本文首发于Dotnet9，介绍使用Lib.Harmony库拦截第三方.NET库方法，达到不修改其源码并能实现修改方法逻辑、预期行为的效果，并且不限于只拦截public访问修饰的类及方法，行文目录：

什么是方法拦截？
示例程序拦截
非public方法怎么拦截？
总结

1. 什么是方法拦截？

方法拦截是指在方法被调用之前或之后，通过插入自定义的代码来修改方法的行为。通过方法拦截，开发人员可以在不修改原始代码的情况下，对方法的输入参数进行验证、修改方法的返回值、记录方法的调用日志等操作。
本文使用Lib.Harmony库实现第三方库方法的拦截，关于该库站长写过[快学会这个技能-.NET API拦截技法](快学会这个技能-.NET API拦截技法 - Dotnet9)一文，大家可以再看看，但该篇文章未介绍非public类及方法如何拦截，本文会有所补充反过来。
2. 示例程序拦截

2.1. 编写取数字段落的程序

创建一个.NET类库工程，比如叫TestDll，添加工具类TestTool：

namespace TestDll;
public class TestTool
{
/// <summary>
/// 带数字的优美段落
/// </summary>
private readonly List<string> _sentences = new()
{
"一，是孤独的象征，寂寞的代言人，它独自站在诗句的起点，引人遐想。",
"二，是相对的存在，对立的伴侣，它们如影随形，互相依存。",
"三，是完美的数字，三角的稳定，它给诗歌带来了和谐的节奏。",
"四，是平衡的象征，四季的轮回，它让诗歌的结构更加坚实。",
"五，是生机勃勃的数字，五彩斑斓的花朵，它们在诗歌中绽放出美丽的画面。 ",
"六，是平凡的数字，六边形的形状，它们给诗歌带来了一种稳定的感觉。",
"七，是神秘的数字，七色的虹霓，它们在诗歌中散发出神奇的光芒。",
"八，是无限的数字，八方的宇宙，它们让诗歌的想象力无限延伸。",
"九，是完美的数字，九曲的江河，它们给诗歌带来了一种流动的美感。 ",
"十，是圆满的数字，十全十美的象征，它们让诗歌的结尾更加完美。"
};
/// <summary>
/// 取对应数字的段落
/// </summary>
/// <param name="number"></param>
/// <returns></returns>
public string GetNumberSentence(int number)
{
var mo = number % _sentences.Count;
// 个位为0，取最后一
if (mo == 0)
{
mo = 10;
}
if (mo == 6)
{
mo = 1;
}
var sentencesIndex = mo - 1;
return _sentences[sentencesIndex];
}
}

复制代码

上面的方法GetNumberSentence逻辑：传入一个整型number参数，除10（集合_sentences项数）取模，返回10以内的数字美文段落，其中如果模为6会取数字1的段落（这是为了验证拦截逻辑设计添加的）。
下面是写的一个AvaloniaUI程序测试界面，UI不是本文重点，这里就直接贴动图和代码截图了，文末也有源码链接：

2.2. 为什么个位数字为6时，总是显示数字1的段落呢？

分析上面的代码，我们想把mo == 6时让mo = 1逻辑去掉，除了使用dnSpy这些反编译工具修改代码，我们还可以使用Lib.Harmony（快学会这个技能-.NET API拦截技法 - Dotnet9）拦截GetNumberSentence方法。

安装Lib.Harmony包

[/code][list=1]
[*]编写拦截替换类
[/list]参考[url=https://dotnet9.com/2023/02/Learn-this-skill-Dotnet-API-interception-technique]快学会这个技能-.NET API拦截技法 - Dotnet9[/url]添加如下拦截替换类：
[list]
[*]在拦截类上注册需要拦截的原类类型、原方法名和参数数据类型
[*]可以先将原方法内代码复制到拦截替换方法Prefix内，对于原类中的属性、字段可通过反射获取(比如_sentences集合)
[*]将mo == 6的代码注释
[/list][code]using HarmonyLib;
using System.Reflection;
using TestDll;
namespace MultiVersionLibrary;
/// <summary>
/// HarmonyPatch特性关联拦截的类及方法
/// </summary>
[HarmonyPatch(typeof(TestTool))]
[HarmonyPatch(nameof(TestTool.GetNumberSentence))]
[HarmonyPatch(new Type[] { typeof(int) })]
internal class HookGetNumberSentence
{
/// <summary>
/// GetNumberSentence拦截替换方法
/// </summary>
/// <param name="__instance">拦截的TestTool实例</param>
/// <param name="number">GetNumberSentence方法同名参数定义，修改它达到方法参数篡改</param>
/// <param name="__result">GetNumberSentence方法返回值，修改它达到方法值伪造</param>
/// <returns></returns>
public static bool Prefix(ref object __instance, int number, ref string __result)
{
try
{
//将原方法逻辑全部复制，然后做部分修改
//1、_sentences是拦截类TestTool的私胡字段，我们通过反射获取值
var sentences =
__instance.GetType().GetField("_sentences", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance)
?.GetValue(__instance) as List<string>;
if (sentences?.Any() != true)
{
__result = "啊，没有优美句子吗？";
return true;
}
var mo = number % sentences.Count;
// 个位为0，取最后一
if (mo == 0)
{
mo = 10;
}
// 2、注释我们认为有歧义的代码
//if (mo == 6)
//{
// mo = 1;
//}
var sentencesIndex = mo - 1;
__result = sentences[sentencesIndex];
return false;
}
catch (Exception ex)
{
return true;
}
}
}

复制代码

别忘了在Program或App.xaml初始方法内注册自动拦截类方法：

var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");
harmony.PatchAll(Assembly.GetExecutingAssembly());

复制代码

重新运行主程序，输入数字6时正常显示数字6对应的段落了：

这样就达到不修改第三库源码的情况实现结果篡改了，站长使用.NET 8拦截会有异常，后改为 .NET 6 得以正常运行，异常信息如下，可能是Lib.Harmony还不支持.NET 8吧：

HarmonyLib.HarmonyException:“Patching exception in method System.String TestDll.TestTool::GetNumberSentence(System.Int32 number)”
TypeInitializationException: The type initializer for 'MonoMod.Utils.DMDEmitDynamicMethodGenerator' threw an exception.
InvalidOperationException: Cannot find returnType fieeld on DynamicMethod

3. 非public方法怎么拦截？

3.1. 修改数字段落获取方法

还是修改TestTool类，另外增加GetNumberSentence2方法，在方法中添加一个数字验证操作mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);，方法定义如下：

/// <summary>
/// 取对应数字的段落
/// </summary>
/// <param name="number"></param>
/// <returns></returns>
public string GetNumberSentence2(int number)
{
var mo = number % _sentences.Count;
// 个位为0，取最后一
if (mo == 0)
{
mo = 10;
}
// 新增数字验证方法
mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);
var sentencesIndex = mo - 1;
return _sentences[sentencesIndex];
}

复制代码

验证方法定义如下：

CalNumber类和GetValidNumber方法用internal声明，意为类或方法只能在当前工程内使用

internal class CalNumber
{
internal int GetValidNumber(int number)
{
// 这里可以加一些复杂的算法代码
if (number == 6)
{
number = 1;
}
return number;
}
}

复制代码

并在主工程调用数字获取段落方法处改为：

public string? Number
{
get { return _number; }
set
{
_number = value;
TryParse(_number, out var factNumber);
// 换方法2了
Message = _testTool.GetNumberSentence2(factNumber);
}
}

复制代码

输入6时又返回1的段落了：

问题来了：internal方法怎么拦截？
我们不直接注释代码mo = new CalNumber().GetValidNumber(mo);，万一验证方法非常重要，我们只是需要修改其中部分逻辑，总体原逻辑不应该改变。
3.2. internal方法怎么拦截？

新增拦截类HookGetValidNumber，现在不能再在类上添加特性了（[HarmonyPatch(typeof(CalNumber))]），因为CalNumber不是public访问修饰，跨工程无法直接使用，语法不支持：

特性用不上，那就手工注册需要拦截的方法，这是本文的重点，代码在下面，简单提一下：

手工注册代码和自动注册声明特性类似，只是换个写法；
拦截替换方法需要使用HarmonyMethod方法包装；
harmony.Patch(hookMethod, replaceHarmonyMethod);用于关联被拦截方法与替换方法

/// <summary>
/// 手工注册关联被拦截方法与替换方法
/// </summary>
public static void StartHook()
{
var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");
var hookClassType = typeof(TestTool).Assembly.GetType("TestDll.CalNumber");
var hookMethod = hookClassType!.GetMethod("GetValidNumber", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Instance,
new[] { typeof(int) });
var replaceMethod = typeof(HookGetValidNumber).GetMethod(nameof(Prefix));
var replaceHarmonyMethod = new HarmonyMethod(replaceMethod);
harmony.Patch(hookMethod, replaceHarmonyMethod);
}

复制代码

替换方法定义如下：

Prefix方法命名这里不加限制，只要和上面手工注册（var replaceMethod = typeof(HookGetValidNumber).GetMethod(nameof(Prefix));）相同即可：
数字等于6，修改伪造结果为8

/// <summary>
/// GetNumberSentence拦截替换方法
/// </summary>
/// <param name="__instance">拦截的TestTool实例</param>
/// <param name="number">GetNumberSentence方法同名参数定义，修改它达到方法参数篡改</param>
/// <param name="__result">GetNumberSentence方法返回值，修改它达到方法值伪造</param>
/// <returns></returns>
public static bool Prefix(ref object __instance, int number, ref int __result)
{
//将原方法逻辑全部复制，然后做部分修改
// 这里可以加一些复杂的算法代码
if (number == 6)
{
number = 8;
}
__result = number;
return false;
}

复制代码

最后在原自动注册代码下，再加一行手工注册代码就OK，打完收工：

// 1、自动注册拦截类：拦截类上添加被拦截类和方法特性var harmony = new Harmony("https://dotnet9.com");
harmony.PatchAll(Assembly.GetExecutingAssembly());// 2、自动注册拦截类，构造被拦截类和方法信息进行拦截HookGetValidNumber.StartHook();

复制代码

运行效果如下，输入6显示数字8段落：

4. 总结

技术交流加群请添加站长微信号：dotnet9com
文中示例代码：MultiVersionLibrary

使用Lib.Harmony库拦截注册有两种方式的用处如下：

自动注册：
- 通过在拦截类上使用特性关联被拦截类和方法定义，可以实现自动注册拦截逻辑。这种方式适用于需要拦截的类和方法比较多的情况，可以减少手动注册的工作量，提高开发效率。
- 自动注册通常只能关联public类或方法，因为IDE会根据代码的可见性进行过滤和提示。
手工注册：
- 通过代码构造被拦截类和方法定义进行手工注册，可以更加灵活地控制拦截逻辑。这种方式适用于需要对拦截逻辑进行定制化处理的情况，可以根据具体需求选择需要拦截的类和方法，并对拦截逻辑进行精细化配置。
- 手工注册更加灵活，可以拦截包括internal在内的各种类和方法。手工注册可以通过编写代码来实现对非public类和方法的关联，但需要注意的是，这样做可能会增加代码的复杂性和维护成本。

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