【C++逆向】虚表（Virtual table）逆向

【C++逆向】虚表（Virtual table）逆向 | 安卓so虚函数逆向

news2024/12/28 19:04:04

什么是多态

定义一个虚基类ISpeaker

class ISpeaker{
protected:
	size_t b;
public:
	ISpeaker( size_t _v )
		: b(_v) 
	{}
	virtual void speak() = 0;
};

有两个子类，都实现了虚函数speak()：

class Dog : public ISpeaker {
public:
	Dog()
		: ISpeaker(0)
	{}
	//
	virtual void speak() override {
		printf("woof! %llu\n", b);
	}
};

class Human : public ISpeaker {
private:
	size_t c;
public:
	Human()
		: ISpeaker(1)
		, c(2)
	{}

	virtual void speak() override {
		printf("hello! %llu\n", c);
	}
};

main方法中把Dog*和Human*类型的指针，退化（强转）成ISpeaker*指针，并调用speak()方法：

int main( int argc, char** _argv ) {
	Human* pHuman = new Human();
	Dog* pDog = new Dog();
	//
	ISpeaker* speaker1 = (ISpeaker*)pHuman;
	ISpeaker* speaker2 = (ISpeaker*)pDog;
	//
	speaker2->speak();
	speaker1->speak();
	//
	return 0;
}

输出：

woof! 0
hello! 2

同样类型的指针（都是ISpeaker*），其函数表现出不同的行为（输出不同），称为多态

编译器如何实现多态

以MSVC编译器为例
在这里插入图片描述
编译器处理虚类ISpeaker时，生成内存模型（结构体）__ispeaker，其成员有虚表指针SpeakerTable* vt。

Dog继承ISpeaker，所以对应的虚表类__dog会包含__ispeaker中的成员；
Human继承ISpeaker，所以对应的虚表类__human会包含__ispeaker中的所有数据，此外还有自己的数据size_t c
在这里插入图片描述
而后，编译器为每个类生成唯一的虚表实例
__dogSpeakerTable和__humanSpeakerTable是虚表实例

虚表实例中的函数指针指向对应的函数
在这里插入图片描述
所以Dog和Human，对应的 虚表实例中的函数指针指向的函数不同。

这就是为什么speaker2->speak();和speaker1->speak();的输出不同。

在内存中，__dog和__humen的布局如下：

struct __dog {
	const SpeakerTable* vt;
	size_t b;
};

struct __human {
	const SpeakerTable* vt;
	size_t b;
	size_t c;
};

因此，想访问b或者c成员时，是按虚表对象之后的偏移量来访问的。

调用__dog_speak和__human_speak时会传递对象__dog和__human作为参数：

int main( int _argc, char** _argv ) {
    __dog* dog = createDog();
	__human* human = createHuman();
	//
	__ispeaker* speaker1 = (__ispeaker*)dog;
	__ispeaker* speaker2 = (__ispeaker*)human;
	//
	speaker1->vt->speak(speaker1);
	speaker2->vt->speak(speaker2);
	return 0;
}

访问b或c对象时，基于偏移量：

void __dog_speak( void* _ptr ) {
	uint8_t* p = (uint8_t*)_ptr;
	p+=sizeof(SpeakerTable*);
	size_t b = *((size_t*)p);
	printf("woof! %llu\n", b);
}

void __human_speak( void* _ptr ) {
	uint8_t* p = (uint8_t*)_ptr;
	p+=sizeof(SpeakerTable*);
	p+=sizeof(size_t);
	size_t b = *((size_t*)p);
	printf("hello! %llu\n", b);
}