将函数写入二进制文件？

Question

让我相当好奇的是，由于在 C++ 中可以在适当的情况下将函数作为参数传递，这表明任何处理该函数的内部代码都可以被指向或以其他方式写入和读取到二进制文件中作为它的可执行代码。

这显然来自某人，虽然我可能在 C++ 方面有很强的背景，但我不熟悉堆中内存管理方式的复杂内部结构，尤其是可执行机器代码如何适应图片。

我假设由于可以传递对函数的引用，因此可以获取它指向的数据并将其写入某处。我不知道。

有人想告诉我这是否可能吗？如果是这样，你能举个例子吗？如果不是，请告诉我为什么！我喜欢更深入地了解 C++ 在内部是如何工作的。

Answer 1

20 年前，您的建议可能是新鲜且有用的。人们通过按需加载文件中的代码，然后调用它，然后卸载来节省内存。那就是所谓的覆盖。在一定程度上它是可用的，但在平台和平台的 API 中标准化的形式是管理它的。 共享库（POSIX 系统中的 .so，Windows 中的 .dll）背后的机制是库的文件包含某些函数所在的标签、它们的名称以及有关如何初始化堆栈和数据段的数据。它可以在程序加载时由系统自动完成。否则，您可以手动加载库并加载指向函数的指针。例如。在 Windows 上，在 Linux 上将由 LoadLibrary() 和 GetProcAddress()、dlopen() 和 dlsym() 实现。

现在无法使用高级语言的原因：安全性，保护数据段中的恶意代码。运行时库通常会处理它。 仍然可以使用汇编程序，但您将挑战防病毒和系统安全措施。我想，通过仔细编程，您可以创建自己的“链接器”来创建自己的库并加载。

Answer 2

不，你真的不能这样做。原因有很多，但这里有一个简单直观的原因：函数可能会调用其他函数。如果您能够将一个函数写入磁盘并恢复它，这将不考虑它的依赖关系（它调用的函数、它更新的全局变量等）。它不会工作。

如果你想从磁盘读取函数，最好用像 Lua 这样的脚本语言来表达它们。这是一个经过验证的解决方案，用于许多商业产品，例如视频游戏和 Adob​​e Lightroom。

Answer 3

虽然函数指针是函数的入口点，并且可以读取内存并因此复制，但第一个问题是没有可靠的方法来确定该代码的长度，因此您无法确定 要复制多少才能获得整个功能，仅此而已。

另一个问题是什么实际目的？根据平台的不同，代码可能无法重定位，并且会有指向其他代码的链接。二进制文件不包含符号信息；你能做的最好的就是反汇编它，但是在整个链接可执行文件的上下文之外，这样做可能不是很有用。

如果您的目标是将函数与主要可执行文件分离，并能够在以后加载和运行它们，那么这就是 DLL 和共享库的用途。

如果您只想观察与函数相关的二进制文件，那么最好在调试器中完成 - 它将有一个反汇编视图模式，将显示原始二进制文件（十六进制）、带有符号链接的汇编代码和对应的 C 源。如果您的目标只是调查源代码与二进制机器码之间的关系，这会更有意义。

以下是您可以如何做您所要求的事情 - 即使没有实际理由这样做。它对在某些情况下可能无效的编译器行为做出假设。例如，它假设编译器会将相邻的函数连续放置在内存中并增加内存地址，因此function2 紧随在内存中的function1 之后。这里function2 仅用作function1 的结束标记，并且可能是虚拟的。

int function1()
{
    ...

    return 0 ;
}

void function2() 
{
}

#include <stddef.h>

int main()
{
    ptrdiff_t function1_length = (char*)function2 - (char*)function1 ;

    FILE* fp = fopen( "function1.bin", "wb" ) ;
    fwrite( function1, function1_length, 1, fp ) ;
    fclose( fp ) ;
}