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C++反汇编与逆向分析 - 继承

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本文字数： 3.5k 阅读时长 ≈ 3 分钟

继承和多态是面向对象语言最强大的功能。有了继承和多态，我们可以完成代码重用。在C中有许多技巧可以实现多态。本文的目的就是演示一种简单和容易的技术，在C中应用继承和多态。通过创建一个VTable（virtual table）和在基类和派生类对象之间提供正确的访问，我们能在C中实现继承和多态。VTable能通过维护一张函数表指针表来实现。为了提供基类和派生类对象之间的访问，我们可以在基类中维护派生类的引用和在派生类中维护基类的引用。

继承

构造

  • 当有父类时，以填虚表为界，反是有父类构造或者成员构造，都在填虚表之前
  • 如果内联了父类的构造，判断填写虚表上是否也往同一个地址填虚表
  • 子类构造前会先构造父类和成员构造
  • 构造先父类虚表，在成员，在自身虚表
  • 调用成员对象的构造函数
  • 先填写子类自己的虚表指针
  • 然后执行子类的构造函数体

析构

  • 虚构先自身，在成员，在父类
  • 先填写子类自己的虚表指针
  • 然后执行子类的析构函数体
  • 调用成员对象的析构函数体
  • 然后调用父类的析构函数体
  1. 析构在父类是虚析构，子类也是虚析构
  2. cout是一个全局对象，endl是一个函数指针,flush也是函数指针
  3. 当有父类或成员构造的时候，构造以虚表为界线，前面为父类或成员，call传递this指针(里面还有call继续有父类)；
  4. 析构先填写虚表，再虚构的原因：每个类了为了防止将来被继承
  5. 构造调用父类的构造函数，调用成员对象的构造函数指针，先填写子类自己的虚表，然后执行子类的构造函数体
  6. 析构先填写子类自己的虚表指针，然后执行子类的析构函数体，调用成员对象的析构函数指针,再调用父类的析构函数
  7. 纯虚父类被强制调用
    • vc6.0 push 19h ，call asmg_exit(purecall)
    • vs2019指针指向一个错误信息的收集

父类对象引用子类对象，没问题；子类对象引用父类对象，有风险

子类对象

  • 子类对象构造函数
    • 调用父类的构造函数
    • 调用成员对象的构造函数
    • 先填写子类自己的虚表指针
    • 然后执行子类的构造函数体
  • 子类对象析构函数
    • 先填写子类自己的虚表指针
    • 执行子类的析构函数体
    • 调用成员对象的析构函数
    • 调用父类的析构函数

识别类与类的关系

在C++的继承关系中，子类具有父类的所有的数据和成员函数。子类对象可直接使用父类中声明为公有和保护的数据成员与函数；

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class CBase
{
public:
	CBase();
	~CBase();
	int m_nBase;
	void SetNumber(int n);
	int GetNumber();
private:

};

CBase::CBase()
{
}

CBase::~CBase()
{
}

int CBase::GetNumber()
{
	return m_nBase;
}


void CBase::SetNumber(int n)
{
	m_nBase = n;
}


class CDerive : public CBase				//派生类定义
{
public:
	void ShowNumber(int nNumber);
};

void CDerive::ShowNumber(int nNumber)
{
	int m_nCDerive;
	SetNumber(nNumber);
	m_nCDerive = nNumber + 1;
	printf("%d\n", GetNumber());
	printf("%d\n", m_nCDerive);
}


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	CDerive Derive;
	Derive.ShowNumber(argc);
	return 0;
}




父类中定义了成员函数、构造函数、析构函数和两个成员函数。子类中只有一个成员函数一个数据成员。根据C++语法规则，子类将继承父类中的成员数据和成员函数。

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	CDerive Derive;
00FD16BD  lea         ecx,[Derive]  			;获取对象首地址作为this指针
00FD16C0  call        CDerive::CDerive (0FD10A5h) 	 	;调用子类的构造函数，编译器默认提供
00FD16C5  mov         dword ptr [ebp-4],0  			
	Derive.ShowNumber(argc);
00FD16CC  mov         eax,dword ptr [argc]  	
00FD16CF  push        eax  
00FD16D0  lea         ecx,[Derive]  	
00FD16D3  call        CDerive::ShowNumber (0FD1032h)	;调用  Derive成员函数，传入this指针
	return 0;
00FD16D8  mov         dword ptr [ebp-0E0h],0  
00FD16E2  mov         dword ptr [ebp-4],0FFFFFFFFh  
00FD16E9  lea         ecx,[Derive]  
00FD16EC  call        CDerive::~CDerive (0FD10E6h)  	;调用Derive的析构函数，编译器默认提供
00FD16F1  mov         eax,dword ptr [ebp-0E0h]  
}


;子类默认构造函数分析
CDerive::CDerive:
00FD146F  pop         ecx  				;还原this指针
00FD1470  mov         dword ptr [this],ecx  		
00FD1473  mov         ecx,dword ptr [this]  	;以子类对象首地址作为父类的this指针，调用父类构造函数
00FD1476  call        CBase::CBase (0FD1172h)  	;父类构造函数
00FD147B  mov         eax,dword ptr [this]  
00FD1491  ret  


;子类默认析构函数分析
CDerive::~CDerive:
00FD150F  pop         ecx  				;还原this指针
00FD1510  mov         dword ptr [this],ecx  	
00FD1513  mov         ecx,dword ptr [this]  ;以子类对象作为父类的this指针，调用父类构造函数
00FD1516  call        CBase::~CBase (0FD1028h)  	;调用父类的析构函数
00FD152E  ret




编译器提供了默认的构造与析构函数。当子类中没有构造函数或析构函数时，而其父类却需要构造函数与析构函数时，编译器会为该父类的子类提供默认的析构函数与构造函数；

由于子类继承了父类，因此子类中拥有父类的各成员，类似于在子类中定义了父类的对象作为数据成员使用

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class CBase
{
public:
	CBase();
	~CBase();
	int m_nBase;
	void SetNumber(int n);
	int GetNumber();
private:

};

class CDerive 
{
public:
	CBase m_Base;			//原来父类的CBase称为成员对象
    int m_nDerive;			//原来的子类派生数据
};

父类中有构造函数，但子类中没有构造函数时，编译器会默认为子类生成构造函数，以实现成员构造函数的调用

子类中有构造函数，但父类中没有构造函数，编译器不会默认为父类提供构造函数

子类对象在内存中的数据排列为：先安排父类数据、后安排子类新定义的数据；

在已有初始化列表的情况下，将会优先执行初始化列表中的操作；其次才是自身的构造函数；

顺序为：

  • 先构造父类
  • 按顺序构造成员对象和初始化列表
  • 最后自身的构造函数

多父类

  • 构造和析构时会填多次次虚表
  • 多次虚表部分各覆盖了多次虚表内容
  • 识别双父类：观察填写虚表的次数

菱形结构

  • 菱形结构可以设计为组合关系或者聚合关系
    • 组合关系是同生共死
    • 聚合关系是我死你活
  • 多重继承时，构造会多一个参数（bool值），表示是否构造基类
  • 多重继承会在构造先填baseoffset再填虚表
  • 寻找基类的虚表地址：
    • （baseoffset：记录基类偏移的结构体）
    • this指针+4 得到baseoffset的指针
    • baseoffset指针+4得到baseoffset偏移
    • this指针+4+baseoffset偏移得到虚表地址

内存结构：