RTTI结构详细分析(VC++)

对于RTTI结构的资料真的屈指可数,类的逆向也一直是一个不好弄的问题.对此我只想贡献我的一份力量。

文中我不会分析类的内存布局,因为有很多资料已经分析的挺好的了(见参考资料)。但是现有我能找到的资料对RTTI结构的表述不完整,或者表述模糊不清,参考Clang的部分源码后，我在他们的基础上,补充,扩展了一下RTTI的结构信息.但是仍然也有一部分我也不甚清楚,见谅。

首先给出RTTI结构的完整结构图(图中->是表示两个结构有关联关系):

@VfTable包含ClassVfTable,类的虚表指针vfptr指向@VfTable+4的位置,即vfptr=@VfTable+4=ClassVfTable
我是为了统一一下才这样表示的.在类虚表位置-4的地方,也就是ClassVfTable-4.指向CompleteObjectLocator结构.
现在对每一个结构进行简单的解释.
CompleteObjectLocator
{
+0 isImageRelative: DWORD
+4 VfOffsetToTop: DWORD
+8 VFPtrOffset: DWORD
+12 pTypeDescriptor: TypeDescriptor*
+16 pClassHierarchyDescriptor: ClassHierarchyDescriptor *
[+20 -pSelf: DWORD *] //只在X64时存在,指向自身
}
isImageRelative: 
RTTI结构中的所有指针是否是与映象基地址相关,这是X64与X32的区别.
当是X32时为0,指针含义没有变.但在X64时为1,此时RTTI结构中所有指针不再是指针,而是相对于基地址的偏移量.

VfOffsetToTop: vftable 在类中的偏移

VFPtrOffset:  
这个含义比较复杂.他是在有虚基类被继承多次,并且虚基类的(纯)虚函数被多次覆写时存在.
是虚表指针相对与最近的一个虚基类的偏移.

TypeDescriptor
{
+0 pVFtable: DWORD* //指向虚表
+4 Spare: DWORD     //存储运行时数据,静态分析时总是0.
+8 pTypeInfoString: char* //指向类名.
}

ClassHierarchyDescriptor
{
+0 Unknown: DWORD = 0  //我没查到它的信息.
+4 ClassHierarchyFlags: DWORD
+8 NumBaseClass: DWORD //基类数量,包括自己,并且对同一基类多次继承(菱形继承)会重复计算的.
+12 pBaseClassDescriptorArray: DWORD** //指向BaseClassDescriptor指针数组
}
说一下ClassHierarchyFlags的含义.
定义枚举如下:
enum ClassHierarchyDescriptorFlags{
00252     HasBranchingHierarchy = 1,
00253     HasVirtualBranchingHierarchy = 2,
00254     HasAmbiguousBases = 4
00255   };
ClassHierarchyFlags是根据类是否是多继承,是否是多虚继承,是否有纯虚基类来对上述
枚举量进行异或组合.例如ClassHierarchyFlags=HasBranchingHierarchy|HasVirtualBranchingHierarchy,
表示的含义已经很清楚了.
还剩最后一个结构了.
BaseClassDescriptor
{
+0 pTypeDescriptor: DWORD TypeDescriptor*
+4 NumContainedBaseClass: DWORD  //基类数量,包括自己,并且对同一基类多次继承(菱形继承)会重复计算的.
+8 OffsetInVBase: DWORD   //vftable 在虚基类中的偏移
+12 VBPtrOffset: DWORD  //vbtable(包含所有虚基类的vftable的偏移的一个表)的偏移.此处参考后面列出的参考资料[1].
+16 OffsetInVBTable: DWORD  //类vftable指针在vbtable中的偏移.
+20 BaseClassHierarchyFlags: DWORD
+24 pClassHierarchyDescriptor: ClassHierarchyDescriptor*
}
对于BaseClassHierarchyFlags定义如下枚举:
enum BaseClassDescriptorFlags
{
IsPrivateOnPath = 1 | 8,
IsAmbiguous = 2,
IsPrivate = 4,
IsVirtual = 16,
HasHierarchyDescriptor = 64
};
BaseClassHierarchyFlags是根据自己是否被私有继承,是否是纯虚类,是否对基类私有继承,是否为虚基类,是否
有HierarchyDescriptor结构对上述枚举量进行异或组合.

我是在ms2013上进行验证的.我不敢保证Microsoft的编译器RTTI结构一直都没有变化.
文中还有一些地方解释并不清楚,见谅.要是Microsoft把RTTI结构公开就没这么多事儿了.

参考资料:
1.Reversing C++ - Black Hat: https://www.blackhat.com/presentations/bh-dc-07/Sabanal_Yason/Paper/bh-dc-07-Sabanal_Yason-WP.pdf
2.openrce  igorsk 写的:http://www.openrce.org/articles/full_view/23
3.<>.
4.clang源代码: http://clang.llvm.org/doxygen/MicrosoftRTTI_8cpp_source.html
5.https://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms879782.aspx