最近在了解逆向工程,其中看到了一篇关于逆向解析支付宝的文章,文章中提到了block在内存中的存储结构,以及根据汇编代码推断block在内存中的具体地址。在这里摘出来供大家更加深入的了解block。
block在内存中的结构
首先,我们先分析下运行时,block在内存中的存在形式。block在内存中是以一个结构体的形式存在的,大致的结构如下:
struct __block_impl { /** block在内存中也是类NSObject的结构体, 结构体开始位置是一个isa指针 */ Class isa; /** 这两个变量暂时不关心 */ int flags; int reserved; /** 真正的函数指针!! */ void (*invoke)(...); ... }
说明下block中的isa指针,根据实际情况会有三种不同的取值,来表示不同类型的block:
_NSConcreteStackBlock
栈上的block,一般block创建时是在栈上分配了一个block结构体的空间,然后对其中的isa等变量赋值。
_NSConcreteMallocBlock
堆上的block,当block被加入到GCD或者被对象持有时,将栈上的block复制到堆上,此时复制得到的block类型变为了_NSConcreteMallocBlock。
_NSConcreteGlobalBlock
全局静态的block,当block不依赖于上下文环境,比如不持有block外的变量、只使用block内部的变量的时候,block的内存分配可以在编译期就完成,分配在全局的静态常量区。
第2种block在运行时才会出现,我们只关注1、3两种,下面就分析这两种isa指针和block符号地址之间的关联。
block isa指针和符号地址之间的关联
分析这部分需要用到IDA这个反汇编软件, 这里结合两个实际的小例子来说明:
1._NSConcreteStackBlock
假设我们的源代码是这样很简单的一个block:
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { int t = 2; void (^ foo)() = ^(){ NSLog(@"%d", t); //block 引用了外部的变量t }; foo(); } @end
编译完后,实际的汇编长这个样子:
实际运行时,block的构造过程是这样:
- 为block开辟栈空间
- 为block的isa指针赋值(一定会引用全局变量:
_NSConcreteStackBlock
) - 获取函数地址,赋值给函数指针
所以我们可以整理出这样一个特征:
重点来了!!!
凡是代码里用到了栈上的block,一定会获取__NSConcreteStackBlock
作为isa指针,同时会紧接着获取一个函数地址,那个函数地址就是block的函数地址。
结合下面这个图,仔细理解上面这句话
(这张图和上面那张图是同一个文件,不过裁掉了符号表)
利用这个特征,逆向分析时我们可以做如下推断:
在一个OC方法里发现引用了__NSConcreteStackBlock
这个变量,那么在这附近,一定会出现一个函数地址,这个函数地址就是这个OC方法里的一个block。
比如上面图中,我们发现 viewDidLoad 里,引用了__NSConcreteStackBlock
,同时紧接着加载了 sub_100049D4 的函数地址,那我们就可以认定sub_100049D4是viewDidLoad里的一个block, sub_100049D4函数的符号名应该是 viewDidLoad_block.
2. _NSConcreteGlobalBlock
全局的静态block,是那种不引用block外变量的block,他因为不引用外部变量,所以他可以在编译期就进行内存分配操作,也不用担心block的复制等等操作,他存在于可执行文件的常量区里。
不太理解的话,看个例子:
我们把源代码改成这样:
@implementation ViewController - (void)viewDidLoad { void (^ foo)() = ^(){ //block 不引用外部的变量 NSLog(@"%d", 123); }; foo(); } @end
那么在编译后会变成这样:
那么借鉴上面的思路,在逆向分析的时候,我们可以这么推断
- 在静态常量区发现一个_NSConcreteGlobalBlock的引用
- 这个地方必然存在一个block的结构体数据
- 在这个结构体第16个字节的地方会出现一个值,这个值是一个block的函数地址
3. block 的嵌套结构
实际在使用中,可能会出现block内嵌block的情况:
- (void)viewDidLoad { dispatch_async(background_queue ,^{ ... dispatch_async(main_queue, ^{ ... }); }); }
所以这里block就出现了父子关系,如果我们将这些父子关系收集起来,就可以发现,这些关系会构成图论里的森林结构,这里可以简单用递归的深度优先搜索来处理,详细过程不再描述。