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VC知识库文章

本文同时发表在 codeproject 网站:参见:Generic Thunk with 5 combinations of Calling Conventions

介绍

这篇文章提出了一种基于Thunk技术,让一个成员函数成为一个回调函数的通用方法。文章主要讨论原理,同时也提供了一份实现和示例。

背景

许多库需要我们提供一个函数作为回调,这使得使用 “面向对象编程”(OOP) 出现了麻烦。因为普通的C函数没有成员函数需要的this指针。Thunk技术是一种快速但是平台相关的解决此问题的方法。我最近研究过许多有关thunk技术的文章,我认为许多解决方案都是针对于特定问题的。我设计了一组类,来提供一种通用的解决方案。

环境

开发环境 : IA32,Windows Xp SP2,Visual Studio 2005

用法

源代码提供了5(实际上4)个类(全都在 Thunk 名字空间中)。它们的每一个对象都有2个属性,对象和方法。它们可以动态的创建一些机器码。执行这些机器码将在逻辑上和调用 Obj.Method(…); 举例来说,如果我们想要设计一个类来进行窗口子类化的工作,我们可以按下面5个步骤使用通用Thunk

01.class CSubClassing  {
02.private:
03.Thunk::ThisToStd m_thunk;
04.//1.选择一个合适的Thunk类
05.// ThisToStd 类使一个使用__thiscall 约定的成员函数 (LRESULT SubProc(…) )
06.//成为一个使用_stdcall 约定的回调函数WNDPROC)
07.//2.实例化一个对象.
08. 
09.public:
10.CSubClassing()  {
11.m_thunk.Attach(this);
12.//3.附加到想要回调的对象上
13.m_thunk.AttachMethod(&CSubClassing::SubProc);
14.// 4.附加成员函数
15.// to do
16.}
17.void Attach(HWND hWnd) {
18.m_oldProc = (WNDPROC)SetWindowLong(hWnd,GWL_PROC
19.,m_thunk.MakeCallback());
20.// 5.转化到回调函数指针
21.//SetWindowLong函数使用一个LONG值来表示WNDPROC
22.// to do
23.}
24.private:
25.//这个非静态成员函数将被Windows回调
26.LRESULT SubProc(HWND hWnd,UINT msg,WPARAM wParam,LPARAM lParam) {
27.if (msg!=WE_NEEDED)
28.return CallWndProc(m_oldProc,hWnd,msg,wParam,lParam);
29.// to do
30.}
31.WNDPROC m_oldProc;
32.}

这5个类(class)都有相同的界面和使用方式。一旦你依据成员函数与回调函数的调用约定选定好了一个Thunk类,就可以按照上面的步骤做一些有用的事情 : 如WNDPROC,THREADPROC,hooking,等等

更多详细信息 见 Thunk.h和 示例(sample)工程(project)

示例工程包含5个程序的源代码,但是没有可执行文件,否则会太庞大。工程可以在Visual Studio 2005上顺利编译,只要工程的目录结构维持原样。5个程序使用一份相同的测试代码——TestClass.h TestClass.cpp main.cpp。不同之处在预处理器的定义。这样,它们分别测试了 ThisToStd,ThisToCdecl,StdToStd,StdToCdecl和CdeclToCdecl的功能。除了这些,你还可以从中得知使用一个Thunk类,需要包含和加入到工程中的最少文件。(只包含Thunk.h 并把Thunk.cpp 加入工程中也能工作,但不是最好方法)

原理

原理中最重要的是函数的调用约定(Calling Convention) ,调用者和被调者之间的约定。普通C函数通常使用3种调用约定 :

“__cdecl” “__stdcall” “__fastcall” 成员函数通常使用 “__thiscall””__stdcall” “__cdecl”

我们需要着重关注以下3点:

1.调用者(普通C函数)怎么准备参数和返回地址?

2.被调用者(成员函数)希望并且要求的参数和返回地址是什么?它如何取得它们?

3.平衡堆栈是谁的责任?

调用者准备的参数和返回地址总不是被调用者所期待的那样,因为被调用者还需要一个this指针。平衡堆栈的方式也许也会不同。我们的工作就是以被调用者期望的方式,准备好this指针,同时弥补2者在平衡堆栈上的差异。

为了简单起见,我们以 “ void func(int); void C::func(int); ”为例,首先,我们来看看当使用__stdcall 约定的func被调用的时候,会发生什么。

1.func(1212); 编译器会像这样准备参数和返回地址 :
2.PUSH 1212 ; 使得堆栈增加4
3.CALL func; 使得堆栈也增加4(因为返回地址也被压入堆栈)
4.0x50000:...;被调用者返回这里,我们假设这里的地址是0x50000

调用者希望被调用者使用 RET 4 (使得堆栈减少8:参数1212使用4,返回地址0x50000也使用4)来平衡堆栈,所以在这之后没有多余的机器码。所以,在这之后,堆栈是这个样子:

1....
2.1212
3.0x50000 <- ESP

然后,我们来看看使用__thiscall 的被调用者所希望的参数和返回地址。一个真正的成员函数被调用时。

1.C obj;
2.obj.func(1212);

编译器以这样的方式准备参数:

1.PUSH 1212;
2.MOV ECX,obj;
3.CALL C::func

所以,在这之后,堆栈是这个样子:

1.
2.1212
3.0x50000 <- ESP

ECX 保存着 this 指针。

这也就是被调用者(void __thiscall C::func(int); ) 需要的形式。

第3,我们看看被调用者如何返回。

事实上,它使用 RET 4 来返回到0x50000

所以,我们唯一需要做的就是准备好this指针,然后跳转到成员函数。(不需要更多的工作,参数和返回值已在正确位置,堆栈也将被正确的平衡。)

设计 ThisToStd

在我们设计第1个,也是最简单的类 ThisToStd 之前,我们还需要3种信息。

1、我们需要一种得到函数地址的方法。

对于数据指针,我们可以转化(cast)它到一个 int 值

1.void *p = &someValue;
2.int address = reinterpret_cast(p);
3./* 如果检查对64位机的可移植性,将会得到一个警告。不过可以忽略它,因为这个thunk只用在32位机上^_^*/

不同于数据指针,函数指针有更多的限制。

1.void __stdcall fun(int) { … }
2.void C::fun(int) {}
3. 
4.//int address = (int)fun; // 不允许
5.//int address = (int)&C::fun; // 同样错误

有2种方法来进行一个强力的转化

01.template< typename dst_type,typename src_type >
02.dst_type pointer_cast(src_type src) {
03.return *static_cast( static_cast(&src) );
04.}
05. 
06.template
07.dst_type union_cast(src_type src) {
08.union {
09.src_type src;
10.dst_type dst;
11.} u = {src};
12.return u.dst;
13.}

所以,我们可以实现一个方法

1.template< typename Pointer >
2.int PointerToInt32(Pointer pointer)
3.{
4.return pointer_cast(pointer); // or union_cast(pointer);
5.}
6. 
7.int address = PointerToInt32(&fun); // 可以
8.int address = (int)&C::fun; // 也可以

更多详细信息见 ThunkBase.h

2.转移指令的目的地

许多转移指令的目的地使用“到源的偏移量”来表示

比如:当CPU 执行到0xFF000000 处的指令时, 指令像这个样子:

1.0xFF000000 : 0xE9 0x33 0x55 0x77 0x99
2.0xFF000005 : ...

0xE9 是一个 JMP 指令,紧接着的4字节将被解释为偏移

offset = 0x99775533 (在Intel x86 机器上,低字节存储在低地址上) = -1720232653

源 (src) = 0xFF000000 (JMP指令的地址) = 4278190080

目的地 (dst) = src+offset+5 (JMP占1字节,偏移占4字节) = 4278190080 – 1720232653 +5 = 2557957432 = 0x98775538

所以在指令 “ JMP -1720232653 “ 之后,下一条被执行的指令将在

0x98775538 : ...

基于这点,我们可以实现2个方法:

01.void SetTransterDST(
02.void *src   /* the address of transfer instruction*/
03.,int dst    /* the destination*/ )  {
04.unsigned char *op = static_cast(src);
05.switch (*op++) {
06.case 0xE8:  // CALL offset (dword)
07.case 0xE9:  // JMP offset (dword)
08.{
09.int *offset = reinterpret(op);
10.*offset = dst – reinterpret(src) - sizeof(*op)*1 – sizeof(int);
11.}
12.break;
13.case 0xEB:  // JMP offset (byte)
14....
15.break;
16.case ...:
17....
18.break;
19.default :
20.assert(!”not complete!”);
21.}
22.}
23. 
24.int GetTransnferDST(const void *src) {
25.const unsigned char *op = static_cast< const unsigned char *>(src);
26.switch (*op++) {
27.case 0xE8:  //CALL offset (dword)
28.case 0xE9:  //JMP offset (dword)
29.{
30.const int *offset = reinterpret_cast(op);
31.return *offset + PointerToInt32(src) + sizeof(*op) +sizeof(int);
32.}
33.break;
34.case 0xEB:  // JMP offset(byte)
35....
36.break;
37.case ...:
38....
39.break;
40.default:
41.assert(!”not complete!”);
42.break;
43.}
44.return 0;
45.}

更多详细信息 见 ThunkBase.cpp 3.栈的生长在Win32平台下,栈朝着低地址生长。也就是说,当栈增加N ESP就减少N,反之亦我们来设计这个类

01.class ThisToStd
02.{
03.public:
04.ThisToStd(const void *Obj = 0,int memFunc = 0);
05.const void *Attach(const void *newObj);
06.int Attach(int newMemFunc);
07. 
08.private:
09. 
10.#pragma pack( push , 1) // 强制编译器使用1字节长度对齐结构
11.unsigned char MOV_ECX;
12.const void *m_this;
13.unsigned char JMP;
14.const int m_memFunc;
15.#pragma pack( pop ) // 恢复对齐
16.};
17. 
18.ThisToStd:: ThisToStd(const void *Obj,int memFunc)
19.: MOV_ECX(0xB9),JMP(0xE9) {
20.Attach(Obj); // 设置this指针
21.Attach(memFunc); // 设置成员函数地址(使用偏移)
22.}
23. 
24.const void* ThisToStd::Attach(const void *newObj) {
25.const void *oldObj = m_this;
26.m_this = newObj;
27.return oldObj;
28.}
29. 
30.int ThisToStd::Attach(int newMemFunc) {
31.int oldMemFunc = GetTransferDST(&JMP);
32.SetTransferDST(&JMP,newMemFunc);
33.return oldMemFunc;
34.}

我们以如下方式使用这个类 :

01.typedef void ( __stdcall * fun1)(int);
02.class C { public : void __thiscall fun1(int){} };
03. 
04.C obj;
05.ThisToStd  thunk;
06.thunk.Attach(&obj); // 假设 &obj = OBJ_ADD
07.int memFunc = PointerToInt32(&C::fun1); //假设memFunc = MF_ADD
08.thunk.Attach(memFunc); // thunk.m_memFunc 将被设置为MF_ADD – (&t.JMP)-5
09.fun1 fun = reinterpret_cast< fun1 >(&thunk); //假设 &thunk = T_ADD
10.fun(1212); // 与 obj.fun(1212) 有同样效果

它是如何工作的,当CPU执行到 fun(1212); 机器码如下:

1.PUSH 1212;
2.CALL DWORD PTR [fun];
3.0x50000 : … ; 假设 RET_ADD = 0x50000
4.// CALL DOWRD PTR [fun] 与CALL(0xE8) offset(dword) 不同
5.//我们只需要知道: 它将RET_ADD压栈,然后跳转到T_ADD

执行完这2条指令后,栈是这个样子 :

1.
2.1212
3.RET_ADD <- ESP

下一条被执行的指令,是在thunk 的地址处 (T_ADD)

thunk的第1字节是 “const unsigned char MOV_ECX” –被初始化为0xB9.

紧接着的4字节是 “const void *m_this”

在 thunk.Attach(&obj); 后,m_this = OBJ_ADD

这5字节组成一条合法的指令

T_ADD : MOV ECX,OBJ_ADD

thunk的第6字节是 “const unsigned char JMP” –被初始化为0xE9.

紧接着的4字节是 “const int m_memFunc”

将被 thunk.Attach(memFunc) 修改

这5字节又组成一条合法指令

T_ADD+5 : JMP offset

offset = MF_ADD - &thunk.JMP – 5 ( 由 thunk.Attach() 和SetTransferDST 设置)

所以,这条指令执行后,下一条被执行指令将在这里:

MF_ADD : …

现在,this指正已经准备好,(参数和返回地址也由fun(1212)准备好,而且 C::fun1 将会使用RET 4 返回到 RET_ADD,并正确的平衡堆栈。

所以,它成功了!

设计 StdToStd

让我们由以下3步分析:

1. 调用者如何准备参数和返回地址?

一般的说,一个使用__stdcall 的普通C函数会将参数从右向左依次压栈。我们假设它使得栈增长了 N。注意:N并不总等于参数数目×4!

CALL 指令将返回地址压栈,使得栈再增长4

参数 m <-ESP +4 +N

参数 m-1

参数 1 <- ESP + 4

返回地址 <- ESP

它将平衡堆栈的工作交给被调用者。(使用RET N)

2. 被调用者如何得到参数与返回地址?(它希望何种方式?)

一个和上述普通C函数具有相同参数列表,使用__stdcall的成员函数,希望参数,返回地址和this指针像这样准备 :

参数 m <- ESP + 8 + N

参数 m-1

参数 1 < -ESP + 8

this < -ESP +4

返回地址 <-ESP

3. 被调用者如何返回?

它使用 RET N+4 返回。

所以我们的工作是在参数1和返回地址之间插入this指针,然后跳转到成员函数。

(我们插入了一个this指针使得栈增加了4,所以被调用者使用 RET N+4 是正确的)

在设计 StdToStd 之前,让我们定义一些有用的宏。

相信我,这将使得源代码更加容易阅读和改进。

01.MachineCodeMacro.h
02. 
03.#undef CONST
04.#undef CODE
05.#undef CODE_FIRST
06. 
07.#ifndef THUNK_MACHINE_CODE_IMPLEMENT
08.#define CONST const
09.#define CODE(type,name,value) type name;
10.#define CODE_FIRST(type,name,value) type name;
11. 
12.#else
13.#define CONST
14.#define CODE(type,name,value) ,name(value)
15.#define CODE_FIRST(type,name,value) :name(value)
16. 
17.#endif
18. 
19.ThunkBase.h
20. 
21.#include “MachineCodeMacro.h”
22. 
23.namespace Thunk {
24.typedef unsigned char byte;
25.typedef unsigend short word;
26.typedef int dword;
27.typedef const void* dword_ptr;
28.}
29. 
30. 
31.StdToStd.h
32. 
33.#include < ThunkBase.h >
34. 
35.#define STD_TO_STD_CODES()                  \
36./*  POP EAX */                          \
37.CONST   CODE_FIRST(byte,POP_EAX,0x58)           \
38./*  PUSH m_this */                      \
39.CONST   CODE(byte,PUSH,0x68)                \
40.CODE(dword_ptr,m_this,0)                \
41./*  PUSH EAX    */                          \
42.CONST   CODE(byte,PUSH_EAX,0x50)                \
43./*  JMP m_memFunc(offset)   */              \
44.CONST   CODE(byte,JMP,0xE9)                 \
45.CONST   CODE(dword,m_memFunc,0)
46. 
47.namespace Thunk {
48.class StdToStd {
49.public:
50.StdToStd(const void *Obj = 0,int memFunc = 0);
51.StdToStd(const StdToStd &src);
52.const void* Attach(const void *newObj);
53.int Attach(int newMemFunc);
54.private:
55. 
56.#pragma pack( push ,1 )
57.STD_TO_STD_CODES()
58.#pragma pack( pop )
59.};
60. 
61.StdToStd.cpp
62. 
63.#include < StdToStd.h >
64.#define THUNK_MACHINE_CODE_IMPLEMENT
65.#include < MachineCodeMacro.h >
66. 
67.namespace Thunk {
68.StdToStd::StdToStd(dword_ptr Obj,dword memFunc)
69.STD_TO_STD_CODES()
70.{
71.Attach(Obj);
72.Attach(memFunc);
73.}
74.StdToStd::StdToStd(const StdToStd &src)
75.STD_TO_STD_CODES()
76.{
77.Attach(src.m_this);
78.Attach( GetTransferDST(&src.JMP) );
79.}
80.dwrod_ptr StdToStd::Attach(dword_ptr newObj) {
81.dword_ptr oldObj = m_this;
82.m_this = newObj;
83.return oldObj;
84.}
85.dword StdToStd::Attach(dword newMemFunc) {
86.dword oldMemFunc = GetTransferDST(&JMP);
87.SetTransferDST(&JMP,newMemFunc);
88.return oldMemFunc;
89.}
90.}

宏 CONST CODE_FIRST(byte,POP_EAX,0x58) 在StdToStd.h 中,将被替换成: “const byte POP_EAX;”

(宏THUNK_MACHINE_CODE_IMPLEMENT没有定义)

在StdToStd.cpp 中,将被替换成: “:POP_EAX(0x58)”

(宏THUNK_MACHINE_CODE_IMPLEMENT 被定义)

在StdToStd.cpp中,宏 CODE_FIRST 于CODE 的不同之处在于 CODE 被替换为 “, 某某” 而不是 “: 某某” .使得初始化列表法。

宏(macro) STD_TO_STD_CODES() 的注释(comment) 详细说明了这个类是如何工作的。

设计 ThisToCdecl

让我们还是依照那3个步骤分析:

1、当一个使用__cdecl 的普通C函数调用时,编译器从右向左压入参数,我们假设这使得栈增加N。CALL指令将返回地址压栈,使得栈再增加4。

堆栈就像这样:

参数 m <- ESP + 4 + N

参数 m-1

参数 1 <- ESP + 4

返回地址 <- ESP

它使用 ADD ESP,N 平衡堆栈。

2、当一个和上述C普通函数有同样参数列表,使用__thiscall 的成员函数将要被调用时,它希望参数已经被从右向左压入,而且ECX保存着this指针。

参数 m <- ESP + 4 + N

参数 m-1

参数 1 <- ESP + 4

返回地址 <- ESP

ECX : this

3、当被调用者返回

它使用 RET N !

所以,我们的工作如下:

1.在调用成员函数之前,将this指针放入ECX

2.在成员函数返回后,将ESP设置成一个正确的值

3.返回到调用者。所以,这个正确的值应该是当调用者执行完ADD ESP,N之后,ESP刚好是被调用者调用前的值。

因为参数数量×4不总是等于N,所以我们不能使用SUB ESP,N来设置ESP(比如参数列表含有double)

我们也不能修改返回地址,使它跨过“ADD ESP,N”的指令,因为这条指令并不总是紧接着CALL指令(调用caller 的CALL指令)
(比如 返回类型是double的情况)

一个可能的实现是在某个地方保存ESP,在被调用者返回后将它传送回ESP。

让我们来看看第1个实现:

01.ThisToCdecl 36.h
02. 
03.#define __THIS_TO__CDECL_CODES()                    \
04./*  MOV DWORD PTR [old_esp],ESP */              \
05.CONST   CODE_FIRST(word,MOV_ESP_TO,0x2589)      \
06.CONST   CODE(dword_ptr,pold_esp,&old_esp)           \
07.\
08./*  POP ECX */                              \
09.CONST   CODE(byte,POP_ECX,0x59)                 \
10.\
11./*  MOV DWORD PTR [old_return],ECX  */          \
12.CONST   CODE(word,MOV_POLD_R,0x0D89)            \
13.CONST   CODE(dword_ptr,p_old_return,&old_return)        \
14.\
15./*  MOV ECX,this    */                          \
16.CONST   CODE(byte,MOV_ECX,0xB9)                 \
17.CODE(dword_ptr,m_this,0)                    \
18.\
19./*  CALL memFunc    */                          \
20.CONST   CODE(byte,CALL,0xE8)                        \
21.CODE(dword,m_memFunc,0)             \
22.\
23./*  MOV ESP,old_esp */                      \
24.CONST   CODE(byte,MOV_ESP,0xBC)                 \
25.CONST   CODE(dword,old_esp,0)                   \
26./*  MOV DWORD PTR [ESP],old_retrun  */          \
27.CONST   CODE(word,MOV_P,0x04C7)                 \
28.CONST   CODE(byte,_ESP,0x24)                        \
29.CONST   CODE(dword,old_return,0)                    \
30./*  RET */                                  \
31.CONST   CODE(byte,RET,0xC3)

1、我们将ESP保存到old_esp中。

2、然后,弹出返回地址(返回到调用者的地址),并将其保存到old_return 中,

3、在ECX中准备好this指针。

4、调用成员函数(我们弹出调用者的返回地址,而CALL指令会压入一个新的返回地址——栈现在适合被调用者。被调用者将返回到thunk 代码的剩下部分。)

5、恢复ESP和返回地址,然后返回调用者

优化

sizeof(ThisToCdecl)==36 , 我认为这是不可接受的。

如果我们使用PUSH old_return 来代替 MOV DWORD PTR[ESP],old_return,可以节省2字节(因此,我们必须在保存old_esp之前弹栈),于此同时,也增加了一个额外的堆栈操作。(见 ThisToCdecl 34.h)

在这种情况下,相对于时间上的优化,我更加倾向空间上的优化。所以第3个实现如下:

我们可以使用一个叫做Hook的函数来准备this指针,保存old_esp和返回地址,设置被调用者的返回地址,然后跳转到被调用者。这样,thunk对象将包含更少的指令,而变的更小。(23字节)

01.ThisToCdecl.h
02. 
03.#define THIS_TO_CDECL_CODES()               \
04./*  CALL Hook   */                      \
05.CONST   CODE_FIRST(byte,CALL,0xE8)      \
06.CONST   CODE(dword,HOOK,0)              \
07.\
08./*  this and member function    */          \
09.CODE(dword,m_memFunc,0)     \
10.CODE(dword_ptr,m_this,0)            \
11.\
12./*  member function return here!    */      \
13./*  MOV ESP,oldESP  */                  \
14.CONST   CODE(byte,MOV_ESP,0xBC)         \
15.CONST   CODE(dword,oldESP,0)                \
16.\
17./*  JMP oldRet  */                      \
18.CONST   CODE(byte,JMP,0xE9)             \
19.CONST   CODE(dword,oldRet,0)

这些机器码首先调用“Hook”函数,这个函数做如下工作:

1. 保存 the oldESP 和 oldRet。

2. 将被调用者的返回地址设置到 “member function return here!”。

3. 将ECX设置为this指针。

4. 跳转到成员函数

当成员函数返回后,剩下的thunk代码将修改ESP然后返回到调用者。

Hook函数被实现为:

01.void __declspec( naked ) ThisToCdecl::Hook() {
02._asm {
03.POP EAX         //1
04.// p=&m_memFunc; &m_this=p+4; &oldESP=p+9; &oldRet=p+14
05. 
06.// Save ESP
07.MOV DWORD PTR [EAX+9],ESP   //3
08.ADD DWORD PTR [EAX+9],4     //4
09. 
10.// Save CallerReturn(by offset)
11.//src=&JMP=p+13,dst=CallerReturn,offset=CallerReturn-p-13-5
12.MOV ECX,DWORD PTR [ESP]     //3
13.SUB ECX,EAX                 //2
14.SUB ECX,18                  //3
15.MOV DWORD PTR [EAX+14],ECX  //3
16. 
17.// Set CalleeReturn
18.MOV DWORD PTR [ESP],EAX     //3
19.ADD DWORD PTR [ESP],8       //4
20. 
21.// Set m_this
22.MOV ECX,DWORD PTR [EAX+4]   //3
23. 
24.// Jump to m_memFunc
25.JMP DWORD PTR[EAX ]         //2
26.}
27.}

我们使用 CALL offset(dword) 跳转到Hook,这个指令会将返回地址压栈。所以,CALL HOOK之后,堆栈如下 :

参数 m

参数m-1

参数1

调用者返回地址

Hook返回地址 <- ESP

Hook 返回地址刚好是紧接着“CALL HOOK”的指令,—— &m_memFunc

Hook 使用 __declspec( naked ) 强制编译器不生成额外指令。(兼容性:VC8支持。VC6,7不确定,g++不支持)

第1条指令POP EAX 将使堆栈减少4并且得到thunk对象的地址。

参数1

调用者返回地址 <- ESP

EAX : p //p=&m_method; &m_this=p+4; &oldESP=p+9; &oldRet=p+14

现在,还有3件事情值得我们注意:

1. thunk对象使用 CALL(0xE8)转移到 Hook。这是一个相对转移

2. thunk对象使用 JMP offset 跳转到调用者,offset将被Hook计算。

3. Hook 使用 JMP DWORD PTR[EAX],这是一个绝对跳转,所以m_memFunc不能使用 SetTransferDST,m_memFunc = PointerToInt32(&C::Fun); 才是正确的。

更详细实现见 ThisToCdecl.h 和 ThisToCdecl.cpp

设计 CdeclToCdecl

1、使用__cdecl 的普通C函数前面已经讨论过

2、一个使用__cdecl 的成员函数希望栈像这个样子:

参数 m <-ESP + 8 + N

参数m-1

参数1 <-ESP + 8

this <-ESP + 4

返回地址 <- ESP

3、使用__cdecl 的成员函数使用 RET 返回

CdeclToCdecl类与ThisToCdecl十分相似:

thunk对象调用一个 Hook函数来准备this指针,保存old_esp,返回地址,然后跳转到被调用者。

被调用者返回之后,thunk代码修改ESP,然后跳转到调用者。

不同之处在Hook函数,它将this指针插入到参数1与返回值之间,而不是将它传送到ECX。

更详细的实现见 CdeclToCdecl.h 和CdeclToCdecl.cpp

设计 StdToCdecl

让我们拿它和CdeclToCdecl做比较。

唯一不同的是,成员函数使用RET N+4而不是 RET。

当被调用者返回后,不管是RET N+4,还是RET,ESP都将被恢复。

因此,CdeclToCdecl可以胜任StdToCdecl

所以,StdToCdecl 只是一个 typedef “typedef CdeclToCdecl StdToCdecl;” ^_^

设计 CdeclToStd

使用__stdcall 的调用者将堆栈平衡工作交给被调用者。

使用__cdecl 的被调用者使用RET返回到调用者。

而关于ESP的信息在这之中丢失了!

非常不幸,我没办法设计出一个通用的thunk类。 -_-

关于 __fastcall 和更进一步的工作

__fastcall调用约定将小于或等于dword的头2个参数用ECX和EDX传递。

所以设计出一个通用的thunk类似乎是不可能的。(因为和参数相关)

但是特殊的解决方案是存在的。

我认为Thunk的理论比实现更重要。

在你打算解决一个特定的问题 (比如为了特定参数的 __fastcall 和 CdeclToStd ),在另一平台上实现,或者想继续优化这份实现的时候,如果这篇文章能对你有所帮助,我非常高兴 ^_^

源代码可以任意使用,作者不会为此承担任何责任 ^_^。

关于FlushInstructionCache

这些类通常是按如下方式被使用:

1.class CNeedCallback {
2.private:
3.CThunk m_thunk;
4.public:
5.CNeedCallback() :m_thunk(this,Thunk::Helper::PointerToInt32(&CNeedCallback::Callback)) {}
6.private:
7.returnType Callback(….) {}
8.}

所以,每个thunk对象的Obj和Method属性在构造后就不再改变。我不知道在这种情况下FlushInstructionCache是否有必要。如果你认为有,请在 ThunkBase.cpp中定义 THUNK_FLUSHINSTRUCTIONCACHE ,或者简单的去掉第4行注释。

特别感谢

Illidan_Ne 和Sean Ewington ^_^.

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