C++解析虚函数表

今天突发奇想，如何解析类的虚函数表，获取其中的内容？

我们都知道，当存在虚函数时，编译器会为类生成一个虚函数表vtbl (virtual table)，并在类对象中存放一个指向vtbl的指针vptr (virtual pointer)。

所以只要找到对象的vptr，就能顺藤摸瓜找到类的vtbl，然后可以读出vtbl中的内容。

那vptr在对象的什么地方？

C++标准没有规定vptr存储的位置，不过C++编译器一般将vptr存放在对象内存布局的起始处，之所以这么做，应该是为了快速索引到vptr。

通过vptr找到vtbl后，可以利用符号信息解析其中的内容。

我们定义VTableParser用于解析vtbl：

#include 
#include 
using namespace std;

#include 
#include 

#pragma comment(lib, "Dbghelp")

class VTableParser
{
public:
	explicit VTableParser(void* ptr)
		: _vtbl(reinterpret_cast(ptr))
	{

	}

	void parse()
	{
		_initializeSymbols();

		DWORD index = 0;
		DWORD funcAddr = (*_vtbl)[index];
		while (funcAddr)
		{
			wcout << funcAddr << L" - " << _getSymbolNameFromAddr(funcAddr) << endl;
			funcAddr = (*_vtbl)[++index];
		}
	}

private:
	void _initializeSymbols()
	{
		DWORD options = ::SymGetOptions();
		options |= SYMOPT_DEBUG;
		options |= SYMOPT_UNDNAME;

		::SymSetOptions(options);

		::SymInitialize(::GetCurrentProcess(), NULL, TRUE);
	}

	wstring _getSymbolNameFromAddr(DWORD addr)
	{
		DWORD64 displacement = 0;
		SYMBOL_INFO_PACKAGEW sip = { 0 };
		sip.si.SizeOfStruct = sizeof(SYMBOL_INFO);
		sip.si.MaxNameLen = ARRAYSIZE(sip.name);

		::SymFromAddrW(::GetCurrentProcess(),
			addr,
			&displacement,
			&sip.si);
		return wstring(sip.si.Name, sip.si.NameLen);
	}

private:
	DWORD **_vtbl;
};

假设有以下类Base和Derived：

class Base
{
public:
	virtual void foo() { }
	virtual int bar() { return 1; }
};

class Derived : public Base
{
public:
	void foo() override { }
	int bar() override { return 2; }
};

使用VTableParser：

Base* d = new Derived;
VTableParser(static_cast(d)).parse();

debug版本输出：

10883217 - ILT+140(?fooDerivedUAEXXZ)
10884367 - ILT+1290(?barDerivedUAEHXZ)

"-"前面的是函数地址（十进制），而后面的则是函数名称（经过C++ name mangling后的名称）。

函数名称的ILT是个啥东东？

ILT表示Incremental Link Table，增量链接表。后续的数字表示函数在表中的哪个slot。比如ILT + 140，则函数在表中编号为140的slot中。

那……增量链接表，或者说增量链接又是啥东东呀？

在链接阶段，链接器将.obj文件以及依赖的.lib文件整合到一起，生成最终的二进制文件（exe,dll,...）

随后当某个模块被改动时，如果整个链接过程重新执行一遍，则非常消耗时间和资源（C++大型项目的编译链接速度和吃资源程度真的可怕，狗头）。

而当启用增量链接时，则不需要整个链接过程从头执行。比如链接器会使用ILT记录函数的地址，对函数的调用经由ILT跳转。当函数因代码改动而变更地址时，不需要在每个函数调用处都进行更新，只需要更新ILT就行了。

当然，启用增量链接后，生成的二进制文件体积会更大，运行效率会变低，所以可以在debug版本启用增量链接，而在release版本禁用。

我们试试关闭增量链接：

运行重新build的程序，程序输出结果为：

1135376 - Derived::foo
1133456 - Derived::bar

---

欢迎关注微信公众号【CPP笔记】