Linux下C++中可使用的3种Hook方法

Hook即钩子，截获API调用的技术，是将执行流程重定向到你自己的代码，类似于hack。如使程序运行时调用你自己实现的malloc函数代替调用系统库中的malloc函数。这里介绍下Linux下C++中可使用的3中Hook方法：

1. GNU C库允许你通过指定适当的钩子函数(hook function)来修改malloc、realloc和free的行为，钩子函数的声明在malloc.h文件中，如__malloc_hook, __free_hook，你可以使用这些钩子来帮助你调试使用动态内存分配的程序，但是用GCC编译时会提示这些接口已被废弃。

测试代码如下：

#include <malloc.h>
#include <stdio.h>/* reference:http://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Hooks-for-Malloc.htmlhttps://stackoverflow.com/questions/11356958/how-to-use-malloc-hook
*/
void* (*old_malloc_hook)(size_t, const void*);
void (*old_free_hook)(void* __ptr, const void*);
void my_free_hook(void* ptr, const void* caller);void* my_malloc_hook(size_t size, const void* caller)
{void *result;// Restore all old hooks__malloc_hook = old_malloc_hook;__free_hook = old_free_hook;// Call recursivelyresult = malloc(size);// Save underlying hooksold_malloc_hook = __malloc_hook;old_free_hook = __free_hook;// printf might call malloc, so protect it too.printf("malloc (%u) returns %p\n", (unsigned int) size, result);// Restore our own hooks__malloc_hook = my_malloc_hook;__free_hook = my_free_hook;return result;
}void my_free_hook(void *ptr, const void *caller)
{// Restore all old hooks__malloc_hook = old_malloc_hook;__free_hook = old_free_hook;// Call recursivelyfree(ptr);// Save underlying hooksold_malloc_hook = __malloc_hook;old_free_hook = __free_hook;// printf might call free, so protect it too.printf("freed pointer %p\n", ptr);// Restore our own hooks__malloc_hook = my_malloc_hook;__free_hook = my_free_hook;
}void my_init(void)
{old_malloc_hook = __malloc_hook;old_free_hook = __free_hook;__malloc_hook = my_malloc_hook;__free_hook = my_free_hook;
}int main()
{my_init();void* p = malloc(10);free(p);fprintf(stdout, "test finish\n");return 0;
}

build.sh内容如下：

#! /bin/bashg++ test.cpp
echo -e "**** start run ****\n"
./a.out

执行结果如下：

2. 使用LD_PRELOAD环境变量：可以设置共享库的路径，并且该库将在任何其它库之前加载，即这个动态库中符号优先级是最高的。如果系统库函数使用内联优化，如strcmp，则在编译程序时，可能需添加-fno-builtin-strcmp。

测试代码test.cpp如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <string.h>int main()
{srand(time(NULL));for (int i = 0; i < 2; ++i)fprintf(stdout, "value: %02d\n", rand() % 100);const char* str1 = "https://blog.csdn.net/fengbingchun";const char* str2 = "https://github.com/fengbingchun";fprintf(stdout, "are they equal: %d\n", strcmp(str1, str2));fprintf(stdout, "test finish\n");return 0;
}

测试代码hook.cpp如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int rand()
{fprintf(stdout, "_^_ set rand function to a constant: 88 _^_\n");return 88;
}int strcmp(const char* str1, const char* str2)
{fprintf(stdout, "_^_ set strcmp function to a constant: 0 _^_\n");return 0;
}

build.sh内容如下：

#! /bin/bashg++ -shared -fPIC -o libhook.so hook.cpp
g++ test.cpp
echo -e "**** start run ****\n"
LD_PRELOAD=${PWD}/libhook.so ./a.out

执行结果如下：

3. 使用GCC的--wrap选项：对symbol使用包装函数(wrapper function)，任何对symbol未定义的引用(undefined reference)会被解析成__wrap_symbol，而任何对__real_symbol未定义的引用会被解析成symbol。即当一个名为symbol符号使用wrap功能时，程序中任何用到symbol符号的地方实际使用的是__wrap_symbol符号，任何用到__real_symbol的地方实际使用的是真正的symbol。注意：当__wrap_symbol是使用C++实现时，一定要加上extern “C”，否则将会出现”undefined reference to __wrap_symbol”。

测试代码test.cpp如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>extern "C" {void* __real_malloc(size_t size);
void __real_free(void* ptr);
extern void foo();
void __real_foo();void* __wrap_malloc(size_t size)
{fprintf(stdout, "_^_ call wrap malloc function _^_\n");return __real_malloc(size);
}void __wrap_free(void* ptr)
{fprintf(stdout, "_^_ call wrap free function _^_\n");__real_free(ptr);
}void __wrap_foo()
{fprintf(stdout, "_^_ call wrap foo function _^_\n");
}} // extern "C"int main()
{foo();__real_foo();void* p1 = malloc(10);free(p1);fprintf(stdout, "test finish\n");return 0;
}

测试代码foo.cpp如下：

#include <stdio.h>extern "C" {void foo()
{fprintf(stdout, "call foo function\n");
}} // extern "C"

build.sh内容如下：

#! /bin/bashg++ foo.cpp test.cpp -Wl,--wrap=malloc -Wl,--wrap=free -Wl,--wrap=foo
echo -e "**** start run ****\n"
./a.out

执行结果如下：

Windwos上的Hook是Windows消息处理机制的一个平台，应用程序可以在上面设置子程以监视指定窗口的某种消息，而且所监视的窗口可以是其它进程所创建的。当消息到达后，在目标窗口处理函数之前处理它。钩子机制允许应用程序截获处理Windows消息或特定事件。钩子实际上是一个处理消息的程序段，通过系统调用，把它挂入系统。

GitHub：https://github.com/fengbingchun/Linux_Code_Test

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