逆向工程原理L2 内存分布与函数调用-程序员宅基地

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逆向工程原理 L2 编译与二进制文件 I

前言

基于ARM汇编代码进行讨论

内存访问指令

LDR  	#加载内存
STR		#存入内存

如下示例了无内存偏移、有内存偏移以及有无寄存器值改变（intptr++）的不同情况
请添加图片描述

内存数据对齐

struct
  • 结构体整体对齐整体内最长字长
  • 字段初始地址满足自身对齐要求：如long对齐8字节，short对齐2字节

例如

struct{
    
	char a;
	short b;
	long c; 
}

假如结构体起始地址为0x0，a大小是1字节，所以a与1字节位置对齐，所以a存放在0x0；
同理，b与2字节位置对齐，所以其起始位置为0x2，注意a与b中间有1字节的空白；c与8字节位置对齐，所以其起始位置为0x8，注意b与c中间有4字节的空白；
最后，整体（结构体）与结构中最长的字长对齐，即8字节，所以结构体的长度为16字节
在这里插入图片描述

Union
  • 联合的大小为其最长字段大小

虚函数

形式：

virtual int fun(){
    return 0;}

特点：虚函数是可继承的，并且在子类中可以重载

虚函数表
特点
  • 每个实例化对象都持有一个独有的虚函数表（vtable）
  • 虚函数表是类的实例共享的
无继承的类
  • 虚函数表指针在对象内存开头一字长的位置
  • 成员变量内存布局与struct相同
    在这里插入图片描述
单继承的类
  • 从父类中继承的函数在前（有重载则为重载函数），子类新定义的虚函数在后
  • 从父类继承的成员变量在虚函数表指针后，在子类成员变量之前
    在这里插入图片描述
多继承的类
  • 按照继承顺序排布虚函数表和成员变量
  • 在所有父类数据之后存放子类成员变量
  • 子类新定义的虚函数被存放在第一个虚函数表中的最后位置请添加图片描述
RTTI机制

RTTI（Run Time Type Information）
使用typeid运算符来在运行时获取对象类型

type_info信息

可以辅助识别类的结构信息和继承关系
在这里插入图片描述

分支语句的机器级表示

跳转语句
B.cond label
BR/BLR Xm			#跳转到寄存器存储的地址

BL <address>		#函数调用，将next pc保存到LR寄存器
RET（Xm）			   #若未指定Xm，则将PC设置为LR寄存器内存					 储的地址，否则设置为Xm寄存器内的值
CBZ/CBNC X0,label			#判断寄存器是否为0
TBZ/TBNZ W0,#20,label		#寄存器某一位是否为1
跳转表

当switch语句分支过多时，在内存中会以跳转表的形式进行跳转；
跳转表定义在函数主体之外，当要使用时通过不同case产生不同的offset（偏移），以跳转到不同的分支
请添加图片描述

寄存器使用规范

一般寄存器
Register APCS Role
X0 返回值
X0…X7 函数参数
X8 间接结果地址寄存器
X9…X15 调用者保存寄存器
X16,X17（IP0,IP1） 函数内暂存寄存器
X18 平台寄存器
X19…X28 被调用者保存寄存器
X29（FP） 栈帧寄存器
X30（LR） 链接寄存器
SP 栈顶寄存器
浮点寄存器
Register APCS Role
V0 返回值
V0…V7 函数参数寄存器
V8…V15 被调用者保存寄存器
V16…V31 临时寄存器
栈空间使用约定
  • 当前函数栈空间范围由FP、SP规定
  • 函数调用时应当保存FP和LR，并申请函数所用的栈空间

C++函数调用

子类调用父类函数（继承函数）

例如这样的两个类A、B

// test.cpp
class A {
    
public:
	int x;
	A() {
     x = 0; }
	virtual void f() {
     x += 1; }
	virtual void g() {
     x += 2; }
	void h() {
     x += 3; }
} ;
class B: public A {
    
public:
	void f() {
     x += 5; }
};
int main() {
    
	B* b = new B();
	b->h();//调用
	return 0;
}
  • 需要将当前对象的地址放到第一个参数寄存器，即
    this->func(XXX)的调用实现实际上是func(this,xxx)

调用过程

ldr X0,[sp,40]	#X0存放对象地址
bl _ZN1A1hEv	#调用A类的h方法

C++ 命名方法

原因：C++支持函数重载，所以相同的函数名可能代表不同的方法

普通函数命名

1._Z4funci
2._Z4funcid

int func(int i){}		//1.
double func(int i,double d){}	//2.
  • _Z为GCC标准前缀，4代表该函数名有4个字符
  • i代表函数参数类型为int，f和d分别代表参数类型为float和double
  • 函数的返回值类型并没有体现在函数名中
复杂函数命名

复杂函数：命名空间内的函数或成员函数
1._ZN3Foo3barEv
2._ZN3Foo3barEd<

class Foo {
    
public:
	int bar() const {
    	//1.
	return 123;
	}
int bar(double x) {
    		//2.
	return x;
	}
};
  • _Z为GCC标准前缀，3代表该函数名有3个字符
  • N代表复杂函数命名，E标志复杂函数命名结束
  • 3Foo对应为Foo::
C++调用C函数

C函数中没有C++这种重载命名方法，所以C++调用C函数会出现找不到函数的问题

解决方法

使用extern "C"来在C++代码声明C
在这里插入图片描述
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