使用 IDA 和 windbg 调试 LNK1123 转换到 COFF 期间失败:文件无效...-轻识

缘起

前一段时间在折腾拆分 rc 的问题，已经把遇到的问题整理成文了。感兴趣的小伙伴儿可以参考这里，这里和这里。本以为不会有问题了，后续流程就请其它同事帮忙处理了，没想到在拆分实际项目时遇到了一个非常奇怪的链接问题。

本文总结了使用 process monitor 监听进程创建，查看进程参数、使用 gflags 设置 Image File Excution Options、使用 IDA 静态分析相关函数的业务逻辑以及使用 windbg 进行动态调试的整个过程。我认为这是一个由不良的编程习惯与 crt 的限制共同导致的问题。快来一起看看吧。

初闻错误

前些日子，在家隔离办公的某日中午，收到同事发来的信息说 rc 拆分的编译问题已经解决了，但是遇到了链接错误，还发送了链接错误的截图，并且给出了一个解决方案。

cvt1101-lnk1123-in-real-project
尝试把 .rc 文件排除几十个就链接过去了。

听到这个问题的时候，我怀疑是不是哪里操作有问题。从错误提示看是 无法打开 xxx.res 进行读取，所以第一感觉是文件路径不对。于是赶紧跟同事聊了一下，同事觉得是 vs 的限制，可能这个限制数量是 512 。

但是我从没听过同一个工程中的 .rc 文件有数量限制，不管怎样，还是建个简单的工程验证下吧。

尝试重现

带着怀疑 + 好奇的心态，我快速新建了一个 MFC 对话框工程。然后在 vs 中不断复制默认对话框（大概复制了600 个，已经比同事所说的 512 上限要多了，如果有问题应该能重现了），然后使用工具把每个对话框拆分成独立的 .rc 文件并添加到工程文件中。保存好工程后，开始编译。等待一段时间后，果然报错了，错误截图如下：

cvt1101-lnk1123-in-test-project

从错误提示看，处理 dialog_testmultiplerccompile_dialog507.rc 文件的时候报错了。按照同事说的，删除若干个 .rc 文件，只保留 500 个，再次编译，没有报错。

看来，在同一个工程中包含太多 .rc 文件真可能有问题。难道真有限制？为什么会做这种限制呢？不管为什么要做限制，我需要找到一个解决方案。

开始深入调查前，先看看报错信息。

熟悉的错误

之前遇到过错误 LINK : fatal error LNK1123: 转换到 COFF 期间失败: 文件无效或损坏，是由于 link.exe 与 cvtres.exe 的版本不一样导致的。这次报错不是这个原因。通过 process monitor 看，这两个程序的路径是一样的。

link-cvtres-same-path

再看错误 error CVT1101: 无法打开“dialog_testmultiplerccompile_dialog507.res”进行读取。猜测是在读取这个文件的时候发生了错误，可以在 process monitor 中查看相关事件。

过滤相关事件

在 process monitor 中根据路径名进行过滤。如果路径以 dialog_testmultiplerccompile_dialog507.res 结尾则包含，如下图：

include-path-end-with-dialog507

没想到一条记录都没有，一片空白。这是怎么回事？说实话，我有点不知所措，看来只能硬着头皮调试 + 用 IDA 逆向了。在调试之前，先用 IDA 看看有没有什么发现。

请出 IDA

使用 ida32 打开 cvtres.exe，IDA 会提示是否查找符号（真是一个好消息），当然选择是。等待 IDA 分析完成后，在左侧的 Function window 中找到 _main，双击查看反汇编代码，直接在反汇编窗口按 F5，查看伪代码（ IDA 的 F5 真香！）。

大概浏览后，基本明白了 main() 函数的整体流程。首先，解析传入的参数，确定第一个文件在参数列表中的索引位置。然后，从此索引开始循环调用 ReadResFile() 读取每个文件，读取完所有的文件后统一调用 CvtRes() 函数进行转换。

下图是在 IDA 中对 main() 函数使用 F5 获得的伪代码的后半部分。

cvtres-main-function-logic

其中的 CvtRes() 函数应该是转换的主要函数，非常值得怀疑。迫不及待的启动 windbg 准备调试，但是 cvtres.exe 是被 link.exe 调用的，该如何调试呢？

搭建调试环境

如果 cvtres.exe 启动的时候，能够自动中断到调试器中，就可以方便的调试了。之前在全局变量初始化顺序探究中介绍过使用 gflags 进行设置的方法。

gflags-cvtres-setting

根据之前调试 cl.exe 的经验，如果长时间中断到调试器中，调用者会重新启动 cl.exe。猜想这里也会有类似的逻辑。为了避免这种问题，需要根据 link.exe 启动 cvtres.exe 的参数手动运行 cvtres.exe。

可以通过 process monitor 很快找出 cvtres.exe 需要的参数。经过简单观察，发现传递给 cvtres.exe 的参数比较简单直接，而且根据 cvtres.exe /? 提供的帮助信息，可以很快确定各个参数的意义。

于是很快写出了一个批处理脚本，如下图：

cvtres-error-startup-bat

没想到，双击脚本运行的时候，出现了如下错误：

windbg-cannot-start-cvtres-error

提示找不到 cvtres.exe。看来需要使用完整路径。正确的脚本如下：

cvtres-startup-command

说明： 为了避免命令行参数过长，我特意简化了 .res 文件名，之前的名字太长了。而且经过测试，打开 510.res 的时候就能重现，没必要准备 600 多个 .res 进行测试，这里只准备了 511 个 .res 文件进行测试。

猜错了

双击脚本启动 cvtres.exe，立刻就中断到了 windbg 中。

在 windbg 中执行 x cvtres!*main 即可找到入口函数，输入 bp cvtres!wmain 即可在 wmain() 函数入口处设置好断点。

同理，执行 x cvtres!*CvtRes 即可找到 cvtres!CvtRes() 函数，输入 bp cvtres!CvtRes 即可在 CvtRes() 函数入口处设置好断点。

设置好断点后，输入 g 让程序跑起来，可以发现 wmain() 函数内的断点命中了，但是 CvtRes() 函数内的断点并没有命中，进程直接退出了。

有些出乎意料，居然不是在 CvtRes() 函数里出的错。没（有）关（点）系（懵），继续挖掘有效信息。

继续努力

虽然进程退出了，但是依然可以通过 k 系列命令查看调用栈，在 windbg 中输入 kp，如下图：

cvtres-exit-call-stack

上图中红色高亮部分就是关键调用栈。从上图还可以得到一个非常有用的信息 —— exit code 的值是 1。可以猜测，link.exe 就是根据 cvtres.exe 的返回值来判断其是否执行成功的。

调用栈中的 OurFileOpen() 函数，应该是负责打开文件的函数。在继续调试之前，先在 IDA 中看看 OurFileOpen() 函数的实现。

回到 IDA

双击 OurFileOpen，当然是直接查看 F5 的结果啦，有细节需要确认再看反汇编代码。

view-ourfileopen-in-ida-using-f5

可以看到这个函数实现的非常简单，就是调用 _wfsopen()，如果失败（result == 0）那么调用 ErrorPrint() 打印错误信息。如果 open_mode（第二个参数）是 0，那么传递给 ErrorPrint() 的第一个参数是 1101，否则是 1108。

而调用 OurFileOpen 时传递的第二个参数是通过 edx 传递的，对应的值是 0，所以如果出错，那么会传递 1101。

view-ourfileopen-param

说实话，看到 OurOpenFile() 函数中的 1101 ，我太激动了，因为在vs 中看到的错误提示是 error CVT1101: 无法打开“xxx.res”进行读取。为了进一步确认猜想，在 IDA 中查看 ErrorPrint() 函数的反汇编代码，如下图：

view-ErrorPrint-in-ida

从上方红色高亮语句 CVTRES: fatal error CVT%04u: 基本可以确定猜测是正确的。从上图底部的红色高亮区域还可以知道该函数内部确实会调用 exit(1) 来结束进程。

接下来需要调查的问题是 _wfsopen 为什么失败了？

为什么 _wfsopen 会失败？

在 windbg 中输入 .restart 重启目标程序，输入 bp MSVCR120!_wfsopen，然后执行 g 命令。因为已经设置好了符号查找路径，所以 windbg 自动打开了对应的源码文件。

break-and-open-source-file

这个函数虽然很简单，加上注释不到 50 行。但是会被调用很多次，根据经验，前面的 500 多次调用都没有问题，在尝试打开 510.res 的时候会有问题，所以设置一个条件断点非常有必要。

简单查看反汇编代码发现，_wfsopen() 函数的第一个参数是通过 ecx 传递的，可以设置如下的条件断点（真是烧脑还不好理解，我不会告诉你，我尝试了很久才写出了下面这段蹩脚的脚本）：

      
      bp MSVCR120!_wfsopen "aS /mu $myFileName @ecx; .block {.echo $myFileName; r @$t0=$spat(@\"$myFileName\", @\"*510.res\"); .if(1==$t0){.echo **** bang ****} .else{ gc;} };"

耐心等待一会就中断下来了，如下图：

break-at-open-510res

单步走两步，发现是 _getstream() 出错了。

_getstream 错在哪里了？

输入 .restart 重启目标程序，并且设置好条件断点，重新运行程序，当中断到 _wfsopen() 函数后，单步步入到 _getstream() 函数中。

view-getstream-in-windbg

可以看到 _getstream() 函数逻辑也不复杂，根据注释可以很简单的理解此函数的逻辑 —— 从 __piob 中（大小是 _nstream，通过 dt _nstream 可知其大小是 512）找到一条可用的记录项。判断一条记录项是否可用的标准是 __piob[i] == NULL ，或者 !inuse( (FILE *)__piob[i] ) && !str_locked( (FILE *)__piob[i] )。

直接在函数末尾加好断点，g 起来，发现确实没有找到一条可用的记录项。

至此，我大概明白了整个过程。cvtres.exe 在 main() 函数中会循环调用 ReadResFile() 函数（内部会调用 _wfsopen()）读取所有的 .res 文件，但是读取完一个 .res 文件后，并没有关闭，当打开一定数量的文件后会导致 __piob 被占满。再尝试打开一个文件的时候就报错了。

看来，crt 还有最大打开文件数的限制，赶紧 google 搜索是否有什么设置可以调整最大文件打开数量。

google 一下

在 google 中输入 crt max open file 找到了几个相关的网址。

search-crt-max-open-file-in-google

虽然可以通过 _setmaxstdio() 调整 crt 的最大文件打开数，但是好像不能通过修改配置文件或者修改注册表的方式调整。

发帖询问

说实话，第一次分析到这个结果的时候我是有些不信的。于是我再三确认了 ReadResFile() 函数内部确实没有关闭文件的操作。难道有什么特殊的理由不关闭打开的文件？但是我实在想不出有什么理由。所以我觉得这是一个 bug，于是我在微软官方论坛上发了一个帖子，希望能得到一些回复。

帖子地址是 https://docs.microsoft.com/en-us/answers/questions/709392/cvt1101-can39t-open-xxxres-for-reading.html

目前只有一位网友回复（另外一个是我自己），为了方便大家阅读，截图如下：

talking-thread-on-microsoft-q&a

虽然到现在还没收到官方的确认回复，不过我依然认为这是一个 bug，而不是 feature。

解决方案

既然没有设置选项或者配置文件可以简单的调整最大文件打开数量，对 cvtres.exe 打补丁又不太现实（每台机器上都要做处理），等待微软修复这个问题也不现实（远水解不了近渴）。所以我们的解决方案是通过合并一些 .rc 以减少工程中的 .rc 文件数量来规避这个问题。

虽然问题已经调查清楚了，但是还有几个问题值得探究。

几个值得深究的问题

为什么链接的时候需要调用 cvtres.exe 呢？
有没有更好的设置条件断点的方式？目前的语法实在是太难用了。
有什么简单的办法可以查看 __piob 数组中元素的内容吗？
为什么在打开 510.res 的时候就报错了？应该可以打开 512 个文件才对？

由于本篇已经太长了，下一篇文章中继续把残留的这几个问题解答。

总结

crt 有最大打开文件数的限制，可以通过 _setmaxstdio() 进行调整。
在一个工程中最好不要同时包含太多 .rc 文件，一般应该不会遇到我遇到的这种情况。
在不需要使用文件的时候，一定要及时关闭。
进程退出后，依然可以使用 k 系列命令查看调用栈，有时候可以快速定位进程退出的原因。

参考资料

https://stackoverflow.com/questions/61581826/visual-studio-2019-cvt1101-lnk1123-fatal-error

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/build/reference/dot-res-files-as-linker-input?view=msvc-170

https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/c-runtime-library/reference/setmaxstdio?view=msvc-170

vs2013 自带的 crt 源码