是否可以从 WinAPI 保护内存区域？

Question

阅读this interesting article 概述了一种调试堆损坏的技术后，我开始想知道如何根据自己的需要对其进行调整。基本思想是提供一个自定义的 malloc() 来分配整个内存页面，然后为这些页面启用一些内存保护位，以便程序在被写入时崩溃，并且可以在该行为中捕获有问题的写入指令.示例代码是 Linux 下的 C（mprotect() 用于启用保护），我很好奇如何将其应用于本机 C++ 和 Windows。 VirtualAlloc() 和/或 VirtualProtect() 看起来很有希望，但我不确定使用场景会是什么样子。

Fred *p = new Fred[100];
ProtectBuffer(p);
p[10] = Fred(); // like this to crash please

我知道在 Windows 中存在用于调试内存损坏的专用工具，但我仍然很好奇是否可以使用这种方法“手动”完成。

编辑：另外，这在 Windows 下是一个好主意，还是只是一个有趣的智力练习？

Answer 1

是的，您可以使用 VirtualAlloc 和 VirtualProtect 来设置内存部分，使其免受读/写操作的影响。

您必须重新实现 operator new 和 operator delete（以及它们的 [] 亲属），以便您的内存分配由您的代码控制。

请记住，它只会以每页为基础，并且每次分配您将使用（至少）三页的虚拟内存 - 在 64 位系统上不是一个大问题，但可能如果您在 32 位系统中有许多分配，则会导致问题。

大概你需要做的（你实际上应该找到构建 Windows 的 page-size - 我太懒了，所以我将使用 4096 和 4095 来表示 pagesize 和 pagesize-1 - 你还需要比这段代码做更多的错误检查！！！）：

void *operator new(size_t size)
{
    Round size up to size in pages + 2 pages extra.
    size_t bigsize = (size + 2*4096 + 4095) & ~4095; 

    // Make a reservation of "size" bytes. 
    void *addr = VirtualAlloc(NULL, bigsize, PAGE_NOACCESS, MEM_RESERVE);

    addr = reinterpret_cast<void *>(reinterpret_cast<char *>(addr) + 4096);

    void *new_addr = VirtualAlloc(addr, size, PAGE_READWRITE, MEM_COMMIT); 

    return new_addr;
}

void operator delete(void *ptr)
{
    char *tmp = reinterpret_cast<char *>(ptr) - 4096;

    VirtualFree(reinterpret_cast<void*>(tmp)); 
}

正如我所说的那样，我没有尝试编译此代码，因为我只有一个 Windows VM，而且我懒得下载编译器并查看它是否真的编译。 [我知道这个原则是有效的，因为我们在几年前工作时做过类似的事情]。

Answer 2

这就是 Gaurd Pages 的用途（参见这个 MSDN 教程），它们在第一次访问页面时引发一个特殊异常，允许您做的不仅仅是在第一次访问无效页面时崩溃（并捕获错误读/写，而不是 NULL 指针等）。