突破private

前言
在日常测试中，我们往往都有如果能获取被测对象的某个属性就方便多了的感慨，不幸的是大多数时候该属性都是private的，让我们望属性而兴叹。
不修改源代码而突破private成了很多qa的愿望，本文正是抛砖引玉的解决了这个问题。

JAVA篇
JAVA语言中有个非常有名的特性：Reflection。这个机制允许程序在运行时透过Reflection APIs取得任何一个已知名称的class的内部信息，当然包括类的私有成员变量和方法。
附件中的PrivateOperator.java对reflect进行了封装，可以方便地get、set私有成员方法 & 调用私有成员方法，甚至是父类的私有成员变量和方法！

get私有成员变量
这个需求可以使用PrivateOperator.getObjectProperty()。
方法声明：
/**
* @param owner: target object
* @param classLevel: 0 means itself, 1 means it's father, and so on...
* @param fieldName: name of the target field
* @return value of the target field
*/
public static Object getObjectProperty(Object owner, int classLevel, String fieldName)

用法举例：
Test t = new Test();
// get value of itself
System.out.println(PrivateOperator.getObjectProperty(t, 0, "privateString"));
// test get Parent private field
System.out.println(PrivateOperator.getObjectProperty(t, 1, "parentPrivate"));

set私有成员变量
这个需求可以使用PrivateOperator.setObjectProperty()。
方法声明：
/**
* @param owner: target object
* @param classLevel: 0 means itself, 1 means it's father, and so on...
* @param fieldName: name of the target field
* @param value: new value of the target field
*/
public static void setObjectProperty(Object owner, int classLevel, String fieldName, Object value)

用法举例：
Test t = new Test();
PrivateOperator.setObjectProperty(t, 0, "privateString", "I have been set");
t.printPrivateString();

调用私有成员方法
这个需求可以使用PrivateOperator.invokeObjectFunction()。
方法声明：
/**
* @param owner: target object
* @param classLevel: 0 means itself, 1 means it's father, and so on...
* @param methodName: name of the target method
* @param parameterTypes: types of the target method's parameters
* @param parameters: parameters of the target method
* @return result of invoked method
*/
public static Object invokeObjectMethod(Object owner, int classLevel, String methodName, Class[] parameterTypes, Object[] parameters)

用法举例：
Test t = new Test();
Class[] parameterTypes = {String.class, int.class};
Object[] parameters = {"from PrivateOperator", 1};
Object ret = PrivateOperator.invokeObjectMethod(t, 0, "testParameter", parameterTypes, parameters);
System.out.println(ret);

C++篇
看过了前面的解决方案，让人觉得突破private在JAVA简直如探囊取物，不过由于C++不支持反射，所以就没那么简单了。
系好安全带，让我们开始这段对象内存结构之旅吧。
解决方案0：编译选项
最容易想到的方法莫过于在目标类的首部加上#define private public，但是这种修改了源代码的方法是不提倡的。
在编译的时候加上-Dprivate=public，编译器会把所有private的成员的访问权限设为public。
修改编译选项这种方法不失为一种简便的突破private的方法，不过代价是要重新编译目标类。
如果不修改目标类、甚至是编译选项，那么还有其他方法可以突破private访问权限的限制吗？答案是有的
解决方案1：指针偏移
某种程度上，类的一个对象可以看作包含不同类型元素的数组，其数据成员的地址偏移由数据成员在类定义中的顺序决定. 其中类对象的地址指向类中第一个被定义的数据成员的地址；第二个被定义的数据成员的地址取决于第一个数据成员的类型，若第一个为 int 型，则再偏移 4 个字节( sizeof(int) )即得到第二个数据成员的地址（有时也不一定是这样，如下例中，由于类型对齐的缘故，实际偏移 8 个字节( sizeof(double) )才得到第二个数据成员的地址）。
 

细心的同学已经注意到示例代码中有一个被注释掉的虚函数声明，这是因为当类中有虚函数时对象的首地址会被插入虚函数表指针，即首个元素的地址会偏移sizeof(ptr)，这个偏移量和类的成员变量类型对齐，即如果成员中都是4字节的变量，那么首地址偏移4字节；如果成员中有8字节的变量，同理首地址偏移8字节。如下图所示。
 

就像上面讨论的一样，这种方法虽然能突破private的限制，但是要考虑实际对象的内存结构，比如虚函数、字节对齐甚至是编译器对对象结构产生的影响，实际使用甚是不方便。 C++标准要求，在同一个access section（也就是private、public、protected等区段）中，members的排列只需符合“较晚出现的members在class object中有较高的地址”这一条即可（请看C++ Standard 9.2节）。也就是说各个members并不一定得连续排列（具体实现看编译器的喜好，实验显示VC6 & g++4.4都是不连续的），members中间可能被编译器由于类型对齐的原因补充一些bytes。

解决方案2：同构类
构造一个和目标类同构的类，这样它们的内存结构就是一致的，唯一不同的是这个辅助的类的成员都是public的，这样将目标对象转换为同构类型再读取私有成员，就可以躲开编译器的类型检查。
具体做法：将目标类代码粘贴到struct中（非虚函数可省），去除访问限制符号。访问目标对象时将其转换为同构类型即可
示例代码如下：
 

使用这种简单的方法，甚至可以访问目标对象的私有成员方法！

局限性：由于子类不能访问父类的私有成员变量和函数，所以这种构造同构类的方法也不能访问父类的私有成员变量和函数。

 

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