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如果想要了解C++内部的实现原理，没有什么比观察C++代码对应的汇编代码来的更直接了。本系列主要从汇编角度研究C++代码和汇编的对应关系，揭示C++内部的机制和原理。在第一篇文章中我将从一个简单的C++程序着手快速解释一下C++反汇编代码的基本的结构和内容，相当于一个简单的Preview。而在后续的文章中，我将根据不同的Topic，详细解释C++代码对应的反汇编代码。
一个简单的C++程序示例如下：
class my_class
{
public :
my_class()
{
m_member = 1;
}
void method(int n)
{
m_member = n;
}
~my_class()
{
m_member = 0;
}
private :
int m_member;
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
my_class a_class;
a_class.method(10);
return 0;
}
可以直接Debug的时候看到Assembly代码，不过这样获得的代码注释比较少。比较理想的方法是利用VC编译器的一个选项/FAs来生成对应的汇编代码。/FAs还会在汇编代码中加入注释注明和C++代码的对应关系，十分有助于分析。在VS2005中可以这样打开/FAs：
Build代码，可以在输出目录下发现对应的.ASM文件。本文将逐句分析汇编代码和C++的对应关系。
首先是WinMain：
_TEXT SEGMENT
_wmain PROC
push ebp ; 保存旧的ebp
mov ebp, esp ; ebp保存当前栈的位置
push -1 ; 建立SEH(Structured Exception Handler)链
; -1表示表头,没有Prev
push __ehhandler$_wmain ; SEH异常处理程序的地址
mov eax, DWORD PTR fs:0 ; fs:0指向TEB的内容，头4个字节是当前SEH链的地址
push eax ; 保存起来
sub esp, d8H ; 分配d8H字节的空间
push ebx
push esi
push edi
lea edi, DWORD PTR [ebp-e4H] ; 确定局部变量的起始地址。e4H = d8H + 4 * 3，跳过之前建立SEH链所用的3个Push指令所占用的栈的空间，以及sub esp, d8h为局部变量分配的d8H字节空间
mov ecx, 36H ; 36H*4H=d8H，也就是用36H个ccccccccH填满刚才分配的d8H字节空间
mov eax, ccccccccH
rep stosd
mov eax, DWORD PTR ___security_cookie
xor eax, ebp
push eax ; ebp ^ __security_cookie压栈保存
lea eax, DWORD PTR [ebp-0cH] ; ebp-0cH是之前main的起始代码中在堆栈中建立的SEH结构的首地址
mov DWORD PTR fs:0, eax ; 设置到TEB中作为当前Active的SEH链表末尾
到此为止栈的内容是这样的：
低地址
Security cookie after XOR
Edi
Esi
Ebx
Local stack: d8H
Old fs:0
__ehhandler$_wmain
ffffffffH
Old ebp
高地址
main接着后面调用my_class的构造函数
lea ecx, DWORD PTR [ebp-14H]
call ??0my_class@@QAE@XZ ; 调用my_class::my_class, ??my_class@@QAE@XZ是经过Name Mangling后的名字
mov DWORD PTR [ebp-4], 0 ; 进入__try块，在Main中有一个隐式的__try/__except块
接着调用my_class::method：
push 10 ; 参数入栈
lea ecx, DWORD PTR [ebp-14H] ; 遵循thiscall调用协定，ecx存放的是this指针
call ?method@my_class@@QAEXH@Z ; 调用子程序my_class:method(10)
之后是析构：
mov DWORD PTR [ebp-e0H], 0 ; 用来放置返回值
mov DWORD PTR [ebp-4], -1 ; 标记TRY的正常结束
lea ecx, DWORD PTR [ebp-14H] ; a_class的地址作为this存入ECX
call ??1my_class@@QAE@XZ ; my_class::~my_class
mov eax, DWORD PTR [ebp-e0H] ; 返回值按照约定放入eax中
Main函数退出代码如下：
push edx
mov ecx, ebp
push eax
lea edx, DWORD PTR $LN7@wmain
call @_RTC_CheckStackVars@8 ; 检查栈
pop eax
pop edx
mov ecx, DWORD PTR [ebp-0cH] ; 取出之前保存的旧的fs:0，并恢复
mov DWORD PTR fs:0, ecx
pop ecx
pop edi
pop esi
pop ebx
add esp, e4H ; 退掉分配的d8H + 建立SEH链所需的0cH字节
cmp ebp, esp
call __RTC_CheckEsp ; 检查esp值，这个时候esp应该和ebp匹配，否则说明出现了栈不平衡的情况，这种情况下调用子程序报错
mov esp, ebp ; 恢复ebp到esp
pop ebp ; 恢复原来的ebp值
ret 0
_wmain ENDP
专门用于SEH的子程序。__unwindfunclet$_wmain$0当异常发生的时候被调，负责进行栈展开，主要是调用析构函数。__ehhandler$_wmain则是在exception被抛出的时候调用。
Text$x SEGMENT
__unwindfunclet$_wmain$0: ; 当SEH发生的时候会调用该函数，析购a_class
lea ecx, DWORD PTR [ebp-14H] ; ecx = [ebp – 14H]，也就是a_class的地址
jmp ??1my_class@@QAE@XZ ; 调用my_class::~my_class
__ehhandler$_wmain:
mov edx, DWORD PTR [esp+8] ; esp = 当前的fs:0, [esp + 8] = 之前的SEH结构，也就是main中建立的
lea eax, DWORD PTR [edx+0cH] ; edx + 0Ch = 当前的ebp，也就是main的ebp，此时不能直接使用ebp因为可能会从任意函数调过来，此时ebp是该函数的ebp，而不是main的ebp
mov ecx, DWORD PTR [edx-e0H] ; 之前存下去的__security_cookie ^ ebp
xor ecx, eax ; 再次和ebp相异或
call @__security_check_cookie@4 ; 此时ecx应该等于__security_cookie，否则说明栈的内容被恶意改动（或者编程错误）
mov eax, OFFSET __ehfuncinfo$_wmain
jmp ___CxxFrameHandler3
text$x ENDS
My_class::my_class构造函数如下。构造函数本质上就是一个全局函数，名字是经过打乱的(Name Mangling)，这样可以和同一Class和其他Class的同名方法区别开来。不同编译器有不同规则，因此不必过于深究。
TEXT SEGMENT
??0my_class@@QAE@XZ PROC
push ebp ; 保存旧的ebp
mov ebp, esp ; ebp保存当前栈的位置
sub esp, ccH ; 给栈分配ccH个字节
push ebx ; 保存常用寄存器
push esi
push edi
push ecx
lea edi, DWORD PTR [ebp-ccH] ; 从分配的位置开始
mov ecx, 33H ; 写33H个ccccccccH
mov eax, ccccccccH ; 也就是33H*4H=ccH，正好是分配的大小
rep stosd ; 从而把整个栈上当前分配的空间用ccH填满
pop ecx
mov DWORD PTR [ebp-8], ecx ; 按照约定，一般用ECX保存this指针
; 把this存入到ebp-8，并不是很必要，因为这是Debug版本
; 10 : {
; 11 : m_member = 1;
mov eax, DWORD PTR [ebp-8] ; eax中存放this
mov DWORD PTR [eax], 1 ; this的头四个byte是m_member的内容
; 12 : }
mov eax, DWORD PTR [ebp-8] ; 多余的一句话，可以优化掉
pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp, ebp ; 恢复esp，因此就算是中间栈运算出错，最后也不会导致灾难性的结果，只要ebp还是正确的
pop ebp
ret 0
??0my_class@@QAE@XZ ENDP
My_class::method的实现如下：
_TEXT SEGMENT
?method@my_class@@QAEXH@Z PROC ; my_class::method
; 15 : {
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, ccH
push ebx
push esi
push edi
push ecx
lea edi, DWORD PTR [ebp-ccH]
mov ecx, 33H
mov eax, ccccccccH
rep stosd
pop ecx
mov DWORD PTR [ebp-8], ecx
; 16 : m_member = n;
mov eax, DWORD PTR [ebp-8] ; eax中存放this
mov ecx, DWORD PTR [ebp+8] ; ebp -> ebp
; ebp + 4 -> IP
; ebp + 8 -> n
; 把n存入ecx中
mov DWORD PTR [eax], ecx ; this头四个字节是m_member, 因此这句话就是m_member = n
; 17 : }
pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp, ebp
pop ebp
ret 4 ; 等价于
; ret 恢复EIP，返回调用地址
; add esp, 4 -> 把n从栈上Pop掉
?method@my_class@@QAEXH@Z ENDP
最后的析构函数，和前面的代码并无区别。
_TEXT SEGMENT
??1my_class@@QAE@XZ PROC ; my_class::~my_class
; 20 : {
push ebp
mov ebp, esp
sub esp, 204
push ebx
push esi
push edi
push ecx
lea edi, DWORD PTR [ebp-204]
mov ecx, 33H
mov eax, ccccccccH
rep stosd
pop ecx
mov DWORD PTR _this$[ebp], ecx
; 21 : m_member = 0;
mov eax, DWORD PTR [ebp-8]
mov DWORD PTR [eax], 0
; 22 : }
pop edi
pop esi
pop ebx
mov esp, ebp
pop ebp
ret 0
??1my_class@@QAE@XZ ENDP ; my_class::~my_class
_TEXT ENDS |
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发表于 2009-9-21 15:01
发表于 2009-9-21 21:48
