用C语言解码函数指针

Question

是否可以将函数指针内容存储在C中，我知道您可以在变量中存储各种类型的指针。但是，如果我能够“解开”一个整数指针(指向一个整数)或字符串指针(指向一个无符号字符)，我就不能解码一个函数指针了吗？

更清楚的是，我的意思是将机器代码指令存储在一个变量中。

Answer 1

您忽略了一个重要的事实:函数在C中不是一个(头等舱)对象。

C中有两种基本类型的指针:数据指针和函数指针。这两种方法都可以使用*取消引用。

相似之处到此为止。数据对象具有存储的值，因此取消引用数据指针访问此值：

int a = 5;
int *b = &a;
int c = *b; // 5

一个函数就是这个，一个函数。可以调用函数，因此可以调用取消引用函数指针的结果。它没有存储的值

int x(void) { return 1; }
int (*y)(void) = &x; // valid also without the address-of operator

// ...
int main(void)
{
    int a = (*y)();  // valid also without explicit dereference like int a = y();
}

为了便于处理，C允许在为函数指针分配函数时省略&操作符，在通过函数指针调用函数时也可以省略显式取消引用。

简而言之:使用指针不会改变数据对象和函数的语义。

还要注意，在这个上下文中，函数和数据指针是不兼容的。不能将函数指针分配给void *。甚至可能有一个平台，其中函数指针的大小与数据指针不同。

实际上，在函数指针具有与数据指针相同的格式的平台上，您可以通过将指针转换为const char *来“说服”编译器访问位于那里的实际二进制代码。但要注意，这是未定义的行为。

Answer 2

C中的指针是内存中某个对象的地址。int *是int的地址，指向函数的指针是将函数的代码存储在内存中的地址。

虽然您可以从内存中的函数地址读取一些字节，但它们只是字节而不是其他字节。您需要知道如何解释这些字节，以便“将机器代码指令存储在变量中”。这里真正的问题是知道在哪里停止，一个函数的代码结束，另一个函数的代码开始。

这些东西不是由语言定义的，它们取决于许多因素:处理器体系结构、操作系统、编译器、编译代码的编译器标志(用于优化f.e.)。

这里的真正问题是:假设您可以“将机器代码指令存储在一个变量中”，您想如何使用它？对于大多数人来说，它只是一个没有意义的字节序列，不能用来执行函数。如果您没有编写编译器、链接器、仿真器、操作系统或其他类似的东西，那么您无法使用函数的机器代码指令进行任何有用的操作。(如果你正在写上面的一篇文章，那么你就知道答案了，你不会在这样或其他地方提出这样的问题。)

Answer 3

这里的代码应该是将代码注入到程序中的框架。但是，如果您在诸如Linux或Windows这样的SO中执行它，您将在执行第一个指令fn_ptr点之前得到一个异常。

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

typedef int FN(void);

int main(void)
{
        FN * fn_ptr;
        char * x;

        fn_ptr = malloc(10240);
        x = (char *)fn_ptr;

        // ... Insert code into x that points the same memory of fn_ptr;
        x[0]='\xeb'; x[1]='\xfe'; // jmp $ that is like while(1)
        fn_ptr();

        return 0;
}

如果使用gdb执行此代码，将获得以下结果：

(gdb) l
2   #include <malloc.h>
3   
4   typedef int FN(void);
5   
6   int main(void)
7   {
8       FN * fn_ptr;
9       char * x;
10  
11      fn_ptr = malloc(10240);
12      x = (char *)fn_ptr;
13  
14      // ... Insert code into x that points the same memory of fn_ptr;
15      x[0]='\xeb'; x[1]='\xfe'; // jmp $ that is like while(1)
16      fn_ptr();
17  
18      return 0;
19  }
(gdb) b 11
Breakpoint 1 at 0x400535: file p.c, line 11.
(gdb) r
Starting program: /home/sergio/a.out 

Breakpoint 1, main () at p.c:11
11      fn_ptr = malloc(10240);
(gdb) p fn_ptr
$1 = (FN *) 0x7fffffffde30
(gdb) n
12      x = (char *)fn_ptr;
(gdb) n
15      x[0]='\xeb'; x[1]='\xfe'; // jmp $ that is like while(1)
(gdb) p x[0]
$3 = 0 '\000'
(gdb) n
16      fn_ptr();
(gdb) p x[0]
$5 = -21 '\353'
(gdb) p x[1]
$6 = -2 '\376'
(gdb) s

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x0000000000602010 in ?? ()
(gdb) where
#0  0x0000000000602010 in ?? ()
#1  0x0000000000400563 in main () at p.c:16
(gdb) 

您如何看到GDB在SIGSEGV, Segmentation fault点所在的地址发出信号，尽管我们进入内存的指令是有效的指令。

请注意，LM代码: EB FE只对Intel (或兼容)处理器有效。这个LM代码对应于程序集代码: jmp $。