API Hook的几种实现

shane007

原文
http://www.cnblogs.com/rogeryu/archive/2009/06/04/1496538.html
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+ B: n5 i  e* g) t; C所谓的API Hook，就是利用某种技术将API的调用转为我们自己定义的函数的调用。这种技术在实际项目里面的应用也是很广泛的。最近，我在做关于我们项目的自动化测试的时候，就遇到了这种情况。在写测试代码之前，我们对测试代码有一些要求。1. 不能因为测试代码而修改原代码。2. 原有的模块是以dll格式输出的，在做测试的时候，要测的类和函数也只能使用dll的导出类或者函数，而不能将源文件重新编译。由于这些限制，导致测试用例往往不能在普通的机器上运行。比如这样一个函数：
$ j% N2 A3 q" P2 V, V* e. O/ V
int func()
{
6 }6 t# s1 A! v5 U9 q0 \1 v    //Some initializing codes
    int hardware_code = get_hardware_code();
% W. ~* T+ t, h# R$ C    if (is_valid_code(hardware_code))
    {
        //
6 G8 I. V% `* W6 w4 t# E5 d    }
. W  Q' }! M' l, j2 C5 O) @9 j) D    //
    return ret;
/ B# F! E6 p+ f+ Y# x}
此处，函数get_hardware_code()是与特定平台相关的，在普通PC上运行肯定无法获得正确的结果。如果拿不到正确的结果，也就不能对函数func()进行测试了。于是，我们就可以利用API Hook技术，在测试代码里面，把所有对get_hardware_code()的调用换成我们自定义的函数mock_get_hardware_code()的调用，这样，在我们自己定义的函数里面，可以返回一个有效的代码以保证原代码能够正确的往下执行。
3 y2 r6 H6 I7 |# k* n) L
经过研究，API Hook有这么几种方法。
: q  O" r& k* n0 Q7 r- x+ O7 g
1. 改写函数的首地址。
% }3 F! `2 b, k( _( h& P
7 M' B/ G' D2 ~- h这个是在《Windows核心编程》里面大师提到的API Hook的方法之一。原理就是，首先获得要被Hook的函数的地址（比如get_hardware_code()),然后将其首地址之后的若干字节（通常是5个字节)改成一条jmp指令，而jmp的目标地址就是自定义函数的地址（此处为mock_get_hardware_code())。这样，当函数每次执行目标函数的时候，就会跳转到我们自定义的函数里面去。这种方法很简洁，据说在Win16的年代经常被使用。但是大师并不推荐，好像是因为这种方法在多线程的环境下会有什么问题（具体的我忘记了，大家可以翻书看看）。
0 d3 U7 H- Q5 e% P5 ~6 h: B4 U
4 `+ q! q# p: _  {% J( B3 [% V这样的话，只要我们能得到被调函数的地址，我们就可以随心所欲的修改。当然，由于大师的不推荐，我这种方法只是实现了一下，并未真正应用。

2. 改写导入表

* D7 ?* a" C  A6 _& L; t. x( ~这个也是《Windows核心编程》里面提到的，也是大师所推荐的。具体来说，就是遍历当前进程里面的所有模块，对其中每一个模块查找它的导入表。如果找到被测函数所在的dll，并且发现这个函数，那么就把这个地址修改成自定义函数的地址。关于如何从导入表中发现被测函数，我也总结了两种方式。1）对于一般的C导出函数，可以直接通过比较地址的方式去找，这个也在核心编程上面有一个小例子。2）对于C++中的导出的类成员函数而言，由于C++的指向成员函数的指针和普通的指针有所差别（我没仔细研究过，从网上查的），在将一个成员函数指针转化成普通的函数指针的时候编译通不过，因此我采取了第二种查找方式，也就是查找函数名。这还有一个问题，由于C++的导出成员函数名都进行了修饰，类似于?MethodName@ClassName@...@Z这种怪异的名字，不过，只要知道类名和方法名，然后查找MethodName@ClassName字符串就行。如果找到了这样的函数，然后在修改它的地址就行了。

另，关于导入表，大家可以去看雪论坛上有关Windows PE文件格式的介绍。此处就不多说了。

8 N6 V/ R7 L9 V' J0 h4 I3. 改写虚函数表。

本来以为通过方法2就能hook住所有的导出类成员函数和普通函数，但还是出现了一个问题，因为我在尝试hook一个成员函数的时候，发现这个函数根本没有在导入表里面。后通过反汇编发现，由于那个导出类成员函数是一个虚函数，因为在通过指针调用的时候，它实际上是从虚函数表里面获得的函数地址进行调用的。因此对于hook这类函数，就需要改写它的虚函数表了。关于这个需要对C++的内存布局有所了解。我在这里就说一种比较简单的方式吧。
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一般来说，对于某个含有虚函数表的C++类，this指针指向的地址，取值就是虚函数表指针。虚函数表指针指向了虚函数表，里面的每一个元素都指向了实际要调用的函数的地址。因此，可以按照这样的方式访问虚函数表指针：
) r5 L3 C. p! g/ i
) j% u# C6 Y9 f5 d; b* }int** pVTable = (int**)this;
3 K0 M8 ^/ L9 k; S9 g
也就是将指向对象的指针强制转化成指针的指针，这样就可以通过取值就可以访问虚函数表:
( G/ `0 e% Z- c, i' y
3 ~" z) {( N3 u# U( E, t2 L(*pVTable)[0] = address of virtual function 1;
7 }8 D6 ~& o) [% h
(*pVTable)[1] = address of virtual function 2;
# I1 {% t, C7 @. C* m5 D
" I& e- z0 j; w3 s...
! M) N8 |8 u9 n' m! J  ^; M$ h
因此，我们就可以改写虚函数的地址了，从而达到hook的目的。这种技术来源于网上。当然，我对C++的内存布局也不是十分的清楚，如果一个类进行了多重继承，它的虚函数表是什么样子我也不太明白，这里只是说明了这样一种技术。

以上就是目前为止我应用到的三种API Hook的技术，其实实际应用到的也就是后两种，这两种技术能够满足我目前项目的需要了。如果还有其他关于API Hook技术的话大家也可以交流。
5 J" N5 ^6 g3 ?
1 Y( n& n6 b$ b* M另外需要说明的一点是，上述三种方法中不管哪一种在改写地址的时候，由于Windows一般将那个地址所在的页面设置了保护属性，因为你需要用VirtualProtect函数将页面改为可读可写的属性才能改写，否则会有异常的。