PE文件解析器的编写（二）——PE文件头的解析

之前在学习PE文件格式的时候，是通过自己查看各个结构，自己一步步计算各个成员在结构中的偏移，然后在计算出其在文件中的偏移，从而找到各个结构的值，但是在使用C语言编写这个工具的时候，就比这个方便的多，只要将对应的指针类型转化为各个结构类型，就可以使用指针中的箭头来直接寻址到结构中的各个成员。
这次主要说明的是PE文件头的解析，也就是之前看到的第一个界面中显示的内容,这个部分涉及到CPeFileInfo这个解析类的部分代码，以及CPeFileInfoDlg这个对话框类的代码。

选择目标文件

首先通过点击open按钮来弹出一个对话框，让用户选择需要解析的文件。
这个部分的代码如下：

void CPEInfoDlg::OnBnClickedBtnOpen()
{
    // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码
    TCHAR szFilePath[MAX_PATH] = _T("");
    OPENFILENAME ofn = {0};
    ofn.lStructSize      = sizeof(ofn);
    ofn.hwndOwner        = m_hWnd;
    ofn.hInstance        = GetModuleHandle(NULL);
    ofn.nMaxFile         = MAX_PATH;
    ofn.lpstrInitialDir  = _T(".");
    ofn.lpstrFile        = szFilePath;
    ofn.lpstrTitle       = _T("Open ...[PEInfo] by liuhao");
    ofn.Flags            = OFN_PATHMUSTEXIST | OFN_FILEMUSTEXIST | OFN_HIDEREADONLY;
    ofn.lpstrFilter      = _T("*.*\0*.*\0");
    GetOpenFileName(&ofn);

    m_PeFileInfo.strFilePath = szFilePath;
    GetDlgItem(IDC_FILE_PATH)->SetWindowText(szFilePath);

    m_PeFileInfo.UnLoadFile();
    BOOL bLoadSuccess = m_PeFileInfo.LoadFile();
    if (bLoadSuccess)
    {
        //成功打开
        if (m_PeFileInfo.IsPeFile())
        {
            ShowFileHeaderInfo();
            ShowOptionHeaderInfo();
            GetDlgItem(IDC_BTN_CALC)->EnableWindow(TRUE);
            GetDlgItem(IDC_BTN_DATA_DIR_INFO)->EnableWindow(TRUE);
            GetDlgItem(IDC_BTN_SECTION_INFO)->EnableWindow(TRUE);
            GetDlgItem(IDC_BTN_CHAR_INFO)->EnableWindow(TRUE);
            GetDlgItem(IDC_RVA)->EnableWindow(TRUE);

        }else
        {
            MessageBox(_T("打开的文件不是PE文件"));
            InitCommandCtrl();
        }
    }
}

在这段代码中首先通过GetOpenFileName函数来弹出一个选择文件的对话框。这个函数需要传入一个OPENFILENAME 结构的指针变量，这个结构比较复杂，在这说下它比较重要的几个成员：

lStructSize //结构的大小
hwndOwner //这个对话框所属的父窗口句柄
hInstance //所在模块的句柄
lpstrFile //用来保存用户选择文件的路径的缓冲
nMaxFile //缓冲区的大小
lpstrTitle //这个对话框的标题
Flags//对话框的标识，具体标识请查看MSDN，一般我们用这样几个就足够了

一般只需要更改标题，内存缓冲区指针和它的大小，其余按照上面的代码默认就好
用户选择后，将用户选择的文件的全路径显示出来，并调用CPefileInfo类中的加载函数进行加载，如果之前加载过，那么先卸载它。然后再在对话框中显示它主要的信息，并且将所有按钮设置为可用状态，

加载与卸载PE文件结构

在这个里面主要有这样几个函数

m_PeFileInfo.UnLoadFile();
m_PeFileInfo.LoadFile();
m_PeFileInfo.IsPeFile();
ShowFileHeaderInfo();
ShowOptionHeaderInfo();

接下来转到CPeFileInfo这个类中
在这个类中定义了这样四个主要的成员

    CString strFilePath; //对应PE文件所在路径
    HANDLE hFile; //打开这个文件时的文件句柄
    PVOID pImageBase; //文件在内存中的首地址
    HANDLE hMapping; //文件映射的句柄

BOOL CPeFileInfo::LoadFile()
{
    if(strFilePath.IsEmpty())
    {
        return FALSE;
    }
    hFile = CreateFile(strFilePath, GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL);
    if (INVALID_HANDLE_VALUE  == hFile)
    {
        return FALSE;
    }

    hMapping = CreateFileMapping(hFile, NULL, PAGE_READONLY, 0, 0, NULL);
    if (NULL == hMapping)
    {
        CloseHandle(hFile);
        hFile = NULL;
        return FALSE;
    }

    pImageBase = MapViewOfFile(hMapping, FILE_MAP_READ, 0, 0, 0);
    if (NULL == pImageBase)
    {
        CloseHandle(hMapping);
        CloseHandle(hFile);

        hMapping = NULL;
        hFile = NULL;
        return FALSE;
    }

    return TRUE;
}

void CPeFileInfo::UnLoadFile()
{
    if(pImageBase != NULL)
    {
        UnmapViewOfFile(pImageBase);
    }

    if(NULL != hMapping)
    {
        CloseHandle(hMapping);
    }

    if (NULL != hFile)
    {
        CloseHandle(hFile);
    }

    pImageBase = NULL;
    hFile = NULL;
    hMapping = NULL;
}

BOOL CPeFileInfo::IsPeFile()
{
    PIMAGE_DOS_HEADER pDosHeader = NULL;
    PIMAGE_NT_HEADERS pNtHeader = NULL;
    if (NULL == pImageBase)
    {
        return FALSE;
    }

    pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pImageBase;
    if (pDosHeader->e_magic != IMAGE_DOS_SIGNATURE)
    {
        return FALSE;
    }

    pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS)((DWORD)(pDosHeader->e_lfanew) + (DWORD)pImageBase);
    if (pNtHeader->Signature != IMAGE_NT_SIGNATURE)
    {
        return FALSE;
    }

    return TRUE;
}

在加载的时候，主要通过一个文件映射的方式，将pe文件的整个内容原模原样的拷贝到内存中，并保存这个文件句柄，文件映射句柄，文件所在内存的首地址等信息，在卸载的时候进行关闭句柄，清理资源的操作。
在程序中有一个判断该文件是否是PE文件的操作。在PE的DOS头结构中的e_magic结构保存的是’MZ’这个标志对应的16进制数是0x4d5a,另外在pe头中有一个Sinature成员保存了0x50450000这个值，它对应的字符是‘PE’只有满足这两个条件的文件才是一个正常的PE文件。否则就不是。

获取DOS头和PE头

在之前我们说过，PE文件开始的位置是一个DOS头结构——IMAGE_DOS_HEADER STRUCT，它的第一个成员作为DOS头的标识，一般保存的都是‘MZ’，而它里面的e_lfanew则保存真正的PE头所在的偏移
所在获取DOS头的时候简单的将前面的几个字节转化为这个结构即可，在寻址PE头的时候用e_lfanew成员加上文件的起始地址就可以得到PE头的地址。具体对应的代码如下：

pDosHeader = (PIMAGE_DOS_HEADER)pImageBase;
pNtHeader = (PIMAGE_NT_HEADERS)((DWORD)(pDosHeader->e_lfanew) + (DWORD)pImageBase);

显示FileHeader信息和ptionalHeader信息

在PE头的结构体定义如下：

IMAGE_NT_HEADERS STRUCT 
{
     DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;  
} IMAGE_NT_HEADERS ENDS

这个里面的第二个第三个成员就分别是FileHeader信息和ptionalHeader信息，剩下的就只是对这个结构的部分重要成员进行解析和显示了

void CPEInfoDlg::ShowFileHeaderInfo()
{
    PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = m_PeFileInfo.GetFileHeader();
    if (NULL != pFileHeader)
    {
        //省略部分不重要的代码
        //时间戳转为具体时间
        tm p;
        errno_t err1;
        err1 = gmtime_s(&p,(time_t*)&pFileHeader->TimeDateStamp);
        TCHAR s[100] = {0};
        _tcsftime (s, sizeof(s) / sizeof(TCHAR), _T("%Y-%m-%d %H:%M:%S"), &p);
        GetDlgItem(IDC_TIME_STAMP)->SetWindowText(s);
    }
    else
    {
        MessageBox(_T("显示数据错误"));
    }
}

在这函数中我们直接通过指针寻址的方式来获取其中的信息，比如NumberOfSections（当前文件中的节表数量）、TimeDateStamp（时间戳信息）、PointerToSymbolTable（符号表所在地址相对于文件的偏移）、NumberOfSymbols（符号表的数目）、SizeOfOptionalHeader（OptionalHeader结构的大小）、Characteristics（文件的属性值）。
在显示属性值时，另外提供了一个转化函数将这个值转化为具体的标识。需要进行转化的请参考下面的代码

void CPeFileInfo::GetFileCharacteristics(CString &strCharacter)
{
    DWORD dwMachine = 0;
    PIMAGE_FILE_HEADER pFileHeader = GetFileHeader();
    if (0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED))
    {
        strCharacter += _T("文件中不存在重定位信息\r\n");
    }
    if(0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE))
    {
        strCharacter += _T("文件可执行\r\n");
    }

    if (0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE))
    {
        strCharacter += _T("可以处理大于2GB内容\r\n");
    }
    if(0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE))
    {
        strCharacter += _T("目标平台为32位机器\r\n");
    }

    if (0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_SYSTEM))
    {
        strCharacter += _T("该文件是系统文件\r\n");
    }
    if (0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_DLL))
    {
        strCharacter += _T("该文件是dll文件\r\n");
    }
    if(0 != (pFileHeader->Characteristics & IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY))
    {
        strCharacter += _T("该程序只能运行在单核处理器上");
    }
}

对于OptionalHeader结构的解析，目前也只是简单的对它其中的数据结构进行打印，它里面最重要的结构DataDirectory留着在后面的部分进行说明。