如何判断一个 Dot Net 程序是 32 位还是 64 位？

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缘起

前阵子，朋友遇到一个 .net 程序启动不起来的问题。根据之前的经验，一般是依赖的动态库加载失败导致的。或者找不到（依赖的动态库没有放到相应的目录下，一般放到应用程序所在目录即可），或者不匹配（64 位的程序加载 32 位的动态库，或者 32 位的程序加载 64 位的动态库）。整个排查过程并不复杂，本文不打算介绍整个排查过程，而是想介绍一些 .net 程序的基本常识（比如，以 Any CPU 编译出来的程序，是 32 位的还是 64 位的？），还会介绍几个我认为不错的查看工具。

在介绍查看方法之前，先介绍一些基本常识。

Any CPU

做过 .net 开发的小伙伴一定接触过 Any CPU ，新建一个 c# 测试工程，默认的编译选项就是这个。

csharp-compile-option

目标平台（G） 和 首选 32 位（P） 两个选项共同决定了传递给 csc.exe 的 /platform 选项的值。

在目标平台（G） 是 Any CPU的情况下，如果勾选了 首选 32 位（P），那么 /platform 的值是 anycpu32bitpreferred，如果未勾选，那么 /platform 的值是 anycpu。

说明： 首选 32 位（P） 选项在 dll 工程中不允许修改。虽然编译的时候不能改，但是我们可以手动修改编译后的文件。:)

/platform 选项对生成的模块的影响以及在运行时的影响，参考下表：

/platform 开关 生成的托管模块 x86 Windows x64 Windows ARM Windows RT
anycpu（默认） PE32 / 任意 CPU 架构 作为 32 位应用程序运行 作为 64 位应用程序运行 作为 32 位应用程序运行
anycpu32bitpreferred PE32 / 任意 CPU 架构 作为 32 位应用程序运行 作为 WoW64 位应用程序运行 作为 32 位应用程序运行
x86 PE32 / X86 作为 32位应用程序运行 作为 WoW64 位应用程序运行 不运行
x64 PE32+ / X64 不运行 作为 64 位应用程序运行 不运行
ARM PE32 / ARM 不运行 不运行 作为 32 位应用程序运行

说明：以上表格摘录自 《CLR via c#》（第4版）第一章

PE 头相关字段

一般，一个标准的 PE 文件由四大部分组成： DOS 头，PE 头，节表，节内容。这里只关心 PE头中相关字段。

32 位 PE 头定义如下：

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typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

其中，Signature 的内容是 PE\0\0，非常好认。

FileHeader 对应的结构体定义如下：

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typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;
    WORD    NumberOfSections;
    DWORD   TimeDateStamp;
    DWORD   PointerToSymbolTable;
    DWORD   NumberOfSymbols;
    WORD    SizeOfOptionalHeader;
    WORD    Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;
  • Machine ，对于 32 位程序，这个值一般是 0x14c，对于 64 位程序一般是 0x8664。但对于 .net 程序，不能以此字段作为判断依据。

OptionalHeader 对应的结构体定义如下：

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typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 {
    WORD        Magic;
    // ... 省略无关字段
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES]; // 一共16项
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

  • Magic 如果为 010B，表示这是一个 PE32 文件，如果为 020B 表示这是一个 PE32+ 文件，也就是 64 位的 PE 文件。

    与 FileHeader.Machine 一样，对于 .net 程序，不能以此字段作为判断依据。

  • DataDirectory 中一共有 16 项。其中，最后一项是保留项，第 14 项（索引从 0 开始）指向了 CLR 的结构。

这个结构是 IMAGE_COR20_HEADER，定义如下：

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typedef struct IMAGE_COR20_HEADER
{
    // Header versioning
    DWORD                   cb;              
    WORD                    MajorRuntimeVersion;
    WORD                    MinorRuntimeVersion;
    
    // Symbol table and startup information
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    MetaData;        
    DWORD                   Flags; // 这个字段的意义，参考 ReplacesCorHdrNumericDefines           
  
  // The main program if it is an EXE (not used if a DLL?)
    // If COMIMAGE_FLAGS_NATIVE_ENTRYPOINT is not set, EntryPointToken represents a managed entrypoint.
  // If COMIMAGE_FLAGS_NATIVE_ENTRYPOINT is set, EntryPointRVA represents an RVA to a native entrypoint
  // (depricated for DLLs, use modules constructors intead). 
    union {
        DWORD               EntryPointToken;
        DWORD               EntryPointRVA;
    };
    
    // This is the blob of managed resources. Fetched using code:AssemblyNative.GetResource and
    // code:PEFile.GetResource and accessible from managed code from
  // System.Assembly.GetManifestResourceStream.  The meta data has a table that maps names to offsets into
  // this blob, so logically the blob is a set of resources. 
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    Resources;
  // IL assemblies can be signed with a public-private key to validate who created it.  The signature goes
  // here if this feature is used. 
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    StrongNameSignature;

    IMAGE_DATA_DIRECTORY    CodeManagerTable;			// Depricated, not used 
  // Used for manged codee that has unmaanaged code inside it (or exports methods as unmanaged entry points)
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    VTableFixups;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    ExportAddressTableJumps;

  // null for ordinary IL images.  NGEN images it points at a code:CORCOMPILE_HEADER structure
    IMAGE_DATA_DIRECTORY    ManagedNativeHeader;
    
} IMAGE_COR20_HEADER, *PIMAGE_COR20_HEADER;

其中，Flags 的值可以参考如下枚举：

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typedef enum ReplacesCorHdrNumericDefines
{
// COM+ Header entry point flags.
    COMIMAGE_FLAGS_ILONLY               =0x00000001,
    COMIMAGE_FLAGS_32BITREQUIRED        =0x00000002, 
    COMIMAGE_FLAGS_IL_LIBRARY           =0x00000004,
    COMIMAGE_FLAGS_STRONGNAMESIGNED     =0x00000008,
    COMIMAGE_FLAGS_NATIVE_ENTRYPOINT    =0x00000010,
    COMIMAGE_FLAGS_TRACKDEBUGDATA       =0x00010000,
    COMIMAGE_FLAGS_32BITPREFERRED       =0x00020000,
    
// 省略一些无关的内容
} ReplacesCorHdrNumericDefines;

说明：以上定义可以在 CorHdr.h 中找到。

了解了以上知识，就可以手动查看 PE 文件来进行判断了。但是手动判断既容易错，又麻烦，还得时不时得翻看一下 PE 文件格式，很不方便。除了通过手动查看 PE 文件来查看，还可以通过工具来查看。本文简单介绍几个常用工具及其查看方法。

查看工具

  • CorFlags.exe

    view-net-bitness-in-corflags

    除了查看，CorFlags.exe 也可以修改对应的标记位。具体用法可以直接在命令行中输入 CorFlags.exe 进行查看。

  • dumpbin

    dumpbin 可以查看很多信息，对于 .net 程序，可以使用 dumpbin /clrheader 选项查看 clr 头信息。如下图： view-net-bitness-in-dumpbin

    上图是两个以不同编译选项生成的程序的对比效果，我第一次查看 dumpbin 的显示结果没看懂，对比后才明白。

  • cff explorer

    带图形界面的 PE 工具，不仅可以查看，也可以修改，很方便。

    view-net-bitness-in-cff-explorer

除了这几个工具，还有很多其它工具也可以查看，就不一一列举了。

参考资料

BianChengNan wechat
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