C 中的函式名稱粉碎機制和它的逆向應用

**: c++中的函式名稱粉碎機制和它的逆向應用

在c語言的語法中，函式名稱是乙個函式的唯一標識，如果乙個檔案內含有兩個名稱相同的函式，編譯器就會報「函式已有主體」的錯誤；在多個檔案鏈結時，如果發現有兩個名稱相同的函式，鏈結器就會報「符號重定義」的錯誤。

具有多型特性的c++支援函式的過載，函式不再以函式名稱作為唯一標識。只要滿足構成過載的條件，兩個（或多個）功能不同的函式可以有相同的函式名稱。這樣一來，函式的呼叫者會獲得多型性帶來的極大方便（雖然函式的編寫者的工作量沒有改變，所有的同名函式仍需要乙個乙個地去編寫）。構成函式過載的條件是：

1.作用域相同

2.函式名稱相同

3.引數不同(型別,個數,順序)

（另外：返回值型別、呼叫約定型別並不作為參考）

為了支援函式過載這一新特性，編譯器的開發者們大多選擇使用名稱粉碎機制，即把函式的原有名稱和引數型別、個數、順序等資訊融合成乙個新的函式名稱。這個新的名稱就是此函式的唯一標識。有了它，之後的工作就可以繼續沿用c語言的套路（在編譯、連線過程中，若發現新名稱存在重複現象，仍會發出「函式已有主體」或「符號重定義」資訊）。

值得一提的是，c++標準中只是說明了函式過載的定義，但並沒有提出「名稱粉碎機制」這種概念。由於名稱粉碎機制的直觀、高效、易於相容以前的c版本的特點，所以各編譯器作者不約而同地選擇用名稱粉碎機制來實現函式過載。雖然各編譯器的思路是一致的，但是由於沒有統一的標準，所以各編譯器的名稱粉碎結果也自然是五花八門。下面我們來觀察微軟vc編譯器的名稱粉碎細節。

在一般情況下，我們是看不到名稱粉碎機制的細節的（因為我們沒有必要知道編譯器內部的操作）。為了看到這些細節，我們必須進入編譯生成的obj檔案中探索。例如這次定義兩個名為test_add的函式，分別用於計算整形資料相加之和和雙精度浮點型資料相加之和：

#include "stdafx.h"

int test_add(int n1, int n2)
double test_add(double d1, double d2)

//檔案test.h

#pragma once
int test_add(int n1, int n2);
double test_add(double d1, double d2);

//檔案main.cpp

#include "stdafx.h"
#include "test.h"
int _tmain(int argc, _tchar* argv)

除了在obj檔案中探索，其實還可以通過人為製造編譯錯誤的方法，快速地讓編譯器告訴我們粉碎後的新的函式名稱。在原有**的基礎上，注釋掉test.cpp檔案中關於兩個test_add函式的定義部分：

#include "stdafx.h"

/*int test_add(int n1, int n2)
double test_add(double d1, double d2)
*/

1>main.obj : error lnk2019: 無法解析的外部符號 "int __cdecl test_add(int,int)" (?test_add@@yahhh@z)，該符號在函式 _wmain 中被引用

1>main.obj : error lnk2019: 無法解析的外部符號 "double __cdecl test_add(double,double)" (?test_add@@yannn@z)，該符號在函式 _wmain 中被引用

此外，微軟還為我們提供了乙個「反名稱粉碎」工具undname，用於快速地把粉碎後的函式名稱還原成本來的樣子。開啟vs2012工具命令提示（位於 開始選單->microsoft visual studio 2012->visual studio tools），輸入undname即可開啟這個工具。我們可以利用它來直接翻譯粉碎後的名稱，如圖所示，函式的返回值型別，呼叫約定，引數的型別、個數、順序都被翻譯出來了。

舉個具體例子，乙個正在合作同乙個專案的程式設計師，在完成了自己負責的那一部分功能後，因為想保護自己的原始碼，所以只共享了編譯後生成的obj檔案和乙份配套的文件，文件裡說明了怎麼去呼叫此obj裡的函式。

現在有了undname這個工具，配合之前對obj檔案的文字搜尋經驗，我們就可以嘗試探索並呼叫obj檔案裡的所有可用函式，而不是被侷限於文件的說明。

假設乙個程式設計師寫了乙個cpp檔案，並且只在文件裡說明了test_open函式，卻隱藏了test_hiden函式的說明：

注：**中英語「隱藏」拼寫錯誤，應該是hidden，而非hiden。

//在文件內提供次函式說明

int test_open(int n)

//文件裡沒有提到此函式

int test_hiden(int n)

編譯之後，obj檔案和test_open函式的呼叫說明（test_open函式的呼叫說明也可以是標頭檔案的形式）被共享出去。主函式的編寫者拿到obj檔案之後，雖然他不知道test_open函式的原始碼，但是按照呼叫說明還是可以呼叫這個函式：

#include int test_open(int n); //obj檔案內的函式的宣告；也可以是包含乙個標頭檔案的形式。

int main(int argc, char* argv)

現在只要編譯此main.cpp檔案，就可以拿到main.obj檔案。然後把main.obj檔案和程式設計合作者提供的test.obj檔案鏈結，我們就會得到有功能的main.exe檔案了。main.exe的執行結果為15，符合test_open函式的功能，整個過程如下圖所示：

現在我們用winhex來開啟程式設計合作者發來的test.obj檔案，嘗試探索一些他在文件裡沒有說明的資訊（即test_hiden函式）。如圖所示，按照之前的經驗，可以在檔案末尾發現被名稱粉碎的函式資訊。

對於我們感興趣的test_hiden函式，複製它的資訊，然後用undname工具還原一下本來的面貌,如圖所示：

原來，這是乙個c呼叫約定的函式，它的返回值是int，需要1個int型的引數。知道了這些資訊，我們就可以嘗試在main函式裡去呼叫它。修改main函式**（test_hiden的函式宣告裡：形參名字可以任意寫，甚至可以不寫，編譯器在乎的只是形參的型別；c呼叫約定是預設呼叫約定，所以不用寫）：

#include int test_open(int n);

int test_hiden(int nsecret);
int main(int argc, char* argv)

對於c語法下的帶有static修飾符的靜態函式，這種方法還是無能為力的，因為static函式的資訊不會出現在obj檔案中。

對於c++語法下類（class）裡面的private/protected函式（包括帶有static修飾符的靜態函式）,雖然我們能通過obj檔案和undname工具還原它們的函式資訊，但由於它們的private/protected屬性，還是無法從外部對它們進行呼叫。如果函式是public屬性，那麼無論他是普通函式，還是static修飾的靜態函式，都可以用本文的方法還原函式資訊然後呼叫。

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