查找数据段的地址范围

Posted 2023-02-21

【中文标题】查找数据段的地址范围

【英文标题】：Finding the address range of the data segment

【发布时间】：2011-05-17 13:51:27

【问题描述】：

作为一个编程练习，我正在用 C 编写一个标记和清除垃圾收集器。我希望扫描数据段（全局变量等）以查找指向已分配内存的指针，但我不知道如何获取该段的地址范围。我怎么能这样做？

【问题讨论】：

我同意，但是有什么办法可以在程序中得到这个，比如系统调用？

如果你不告诉我们系统是什么，我们怎么回答？

我正在运行最新版本的 Ubuntu Linux。但我认为系统调用是一种接口（即它们可能以不同的方式实现但它们仍然存在）？

没有。基本上。您运行的操作系统是最重要的问题。 Windows vs POSIX 是最重要的问题，据我所知，所有 Linux 变体都是 POSIX。一旦你说“我在 Windows”或“我在 POSIX”，那么是的，你在谈论一个已知的接口，但如果你不知道系统，你就不知道接口。跨度>

【参考方案1】：

如果您使用的是 Windows，那么有一些 Windows API 可以帮助您。

//store the base address the loaded Module
dllImageBase = (char*)hModule; //suppose hModule is the handle to the loaded Module (.exe or .dll)

//get the address of NT Header
IMAGE_NT_HEADERS *pNtHdr = ImageNtHeader(hModule);

//after Nt headers comes the table of section, so get the addess of section table
IMAGE_SECTION_HEADER *pSectionHdr = (IMAGE_SECTION_HEADER *) (pNtHdr + 1);

ImageSectionInfo *pSectionInfo = NULL;

//iterate through the list of all sections, and check the section name in the if conditon. etc
for ( int i = 0 ; i < pNtHdr->FileHeader.NumberOfSections ; i++ )

     char *name = (char*) pSectionHdr->Name;
     if ( memcmp(name, ".data", 5) == 0 )
     
          pSectionInfo = new ImageSectionInfo(".data");
          pSectionInfo->SectionAddress = dllImageBase + pSectionHdr->VirtualAddress;

          **//range of the data segment - something you're looking for**
          pSectionInfo->SectionSize = pSectionHdr->Misc.VirtualSize;
          break;
      
      pSectionHdr++;

将 ImageSectionInfo 定义为，

struct ImageSectionInfo

      char SectionName[IMAGE_SIZEOF_SHORT_NAME];//the macro is defined WinNT.h
      char *SectionAddress;
      int SectionSize;
      ImageSectionInfo(const char* name)
      
            strcpy(SectioName, name); 
       
;

这是一个完整的、最小的 WIN32 控制台程序，您可以在 Visual Studio 中运行，它演示了 Windows API 的使用：

#include <stdio.h>
#include <Windows.h>
#include <DbgHelp.h>
#pragma comment( lib, "dbghelp.lib" )

void print_PE_section_info(HANDLE hModule) // hModule is the handle to a loaded Module (.exe or .dll)

   // get the location of the module's IMAGE_NT_HEADERS structure
   IMAGE_NT_HEADERS *pNtHdr = ImageNtHeader(hModule);

   // section table immediately follows the IMAGE_NT_HEADERS
   IMAGE_SECTION_HEADER *pSectionHdr = (IMAGE_SECTION_HEADER *)(pNtHdr + 1);

   const char* imageBase = (const char*)hModule;
   char scnName[sizeof(pSectionHdr->Name) + 1];
   scnName[sizeof(scnName) - 1] = '\0'; // enforce nul-termination for scn names that are the whole length of pSectionHdr->Name[]

   for (int scn = 0; scn < pNtHdr->FileHeader.NumberOfSections; ++scn)
   
      // Note: pSectionHdr->Name[] is 8 bytes long. If the scn name is 8 bytes long, ->Name[] will
      // not be nul-terminated. For this reason, copy it to a local buffer that's nul-terminated
      // to be sure we only print the real scn name, and no extra garbage beyond it.
      strncpy(scnName, (const char*)pSectionHdr->Name, sizeof(pSectionHdr->Name));

      printf("  Section %3d: %p...%p %-10s (%u bytes)\n",
         scn,
         imageBase + pSectionHdr->VirtualAddress,
         imageBase + pSectionHdr->VirtualAddress + pSectionHdr->Misc.VirtualSize - 1,
         scnName,
         pSectionHdr->Misc.VirtualSize);
      ++pSectionHdr;
   


// For demo purpopses, create an extra constant data section whose name is exactly 8 bytes long (the max)
#pragma const_seg(".t_const") // begin allocating const data in a new section whose name is 8 bytes long (the max)
const char const_string1[] = "This string is allocated in a special const data segment named \".t_const\".";
#pragma const_seg() // resume allocating const data in the normal .rdata section

int main(int argc, const char* argv[])

   print_PE_section_info(GetModuleHandle(NULL)); // print section info for "this process's .exe file" (NULL)

如果您对 DbgHelp 库的其他用途感兴趣，This page 可能会有所帮助。

你可以在这里阅读PE图像格式，详细了解它。一旦你理解了 PE 格式，你就可以使用上面的代码，甚至可以修改它以满足你的需要。

PE 格式

Peering Inside the PE: A Tour of the Win32 Portable Executable File Format

An In-Depth Look into the Win32 Portable Executable File Format, Part 1

An In-Depth Look into the Win32 Portable Executable File Format, Part 2

Windows API 和结构

IMAGE_SECTION_HEADER Structure

ImageNtHeader Function

IMAGE_NT_HEADERS Structure

我认为这将在很大程度上帮助你，其余的你可以自己研究:-)

顺便说一句，你也可以看到这个帖子，因为所有这些都与这个有关：

Scenario: Global variables in DLL which is used by Multi-threaded Application

【讨论】：

完美!!!!!!!!!!!!!!!，应该被标记为答案而不是被接受的垃圾答案。

@SSpoke：很高兴它对您有所帮助，即使在十年之后！ :O

【参考方案2】：

linux（和其他unix）的文本（程序代码）和数据的界限：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

/* these are in no header file, and on some
systems they have a _ prepended 
These symbols have to be typed to keep the compiler happy
Also check out brk() and sbrk() for information
about heap */

extern char  etext, edata, end; 

int
main(int argc, char **argv)

    printf("First address beyond:\n");
    printf("    program text segment(etext)      %10p\n", &etext);
    printf("    initialized data segment(edata)  %10p\n", &edata);
    printf("    uninitialized data segment (end) %10p\n", &end);

    return EXIT_SUCCESS;

这些符号的来源：Where are the symbols etext ,edata and end defined?

【讨论】：

brk() 和 sbrk() 在设计上无处不在，但不是 POSIX。那是因为参数是实现定义的。查看您的手册页了解详情。

因此，由于这些代表三个段中每个段的结尾，因此要搜索数据段，我们将从 &etext 搜索到 &eddata，对吧？

如何扩展到共享对象？如果我加载一个so，它也有一个数据和bss段。这些符号在这种情况下不起作用。还是他们？你能启发我吗？

【参考方案3】：

由于您可能必须将垃圾收集器设置为程序运行的环境，因此您可以直接从 elf 文件中获取它。

【参考方案4】：

加载可执行文件来自的文件并解析 PE 标头，用于 Win32。我不知道在其他操作系统上。请记住，如果您的程序包含多个文件（例如 DLL），您可能有多个数据段。

【参考方案5】：

对于 ios，您可以使用 this solution。它显示了如何查找文本段范围，但您可以轻松更改它以找到您喜欢的任何段。