強力Debug技巧: 攔截function & Backtrace (2)

第一招是攔截任意 standard C library 的 function
在下面的範例裡, 攔截的對象是 atoi()

首先主程式長這個樣子...

Main program (hello.c)

 #include <stdio.h>
 int main()
 {
         printf("I love debug >_<\n");
         printf("atoi(100) = %d\n", atoi("100"));
         return 0;
 }

用 gcc 編譯這個程式並且執行, 結果大概長這樣子:

 gcc hello.c -o hello
 
 ./hello
 I love debug >_<
 atoi(100) = 100

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所謂的攔截atoi(), 就是寫了另一個atoi(), 名字和 standard C library 的一樣.
讓程式在執行時, 呼叫到自己寫的atoi(), 而不是library提供的.

這個偽atoi()的程式碼如下:

Wrapper function (atoi_wrapper.c)

 #define _GNU_SOURCE
 #include <stdio.h>
 #include <dlfcn.h>

 // ATOI-wrapper
 int atoi(const char *nptr)
 {
  int ret;
  
  // Get pointer of REAL-atoi by shared library
         int (*real_atoi)(const char *nptr) = 
                 dlsym(RTLD_NEXT, “atoi”);
         
  // Before REAL-atoi, do some hacking
  printf(“[ATOI] before REAL atoi()\n”);
         
  // Call REAL-atoi
  ret = (*real_atoi)(nptr);
  
  // After REAL-atoi, do some hacking...
  printf(“[ATOI] after REAL atoi()\n”);
  ret = ret + 100;
  
  return ret;
 }

這個偽atoi()是一個wrapper, 呼叫的時候, 會先加點料, 然後才呼叫真的atoi().
我在這個偽 atoi() 裡印了一些東西, 順便把輸出的結果竄改 (+100)
如果動得起來, 表示我們能攔截任意函數, 並且在呼叫前, 以及呼叫後動手腳.

編譯的手段是建立一個 shared library:

 gcc -fPIC -rdynamic -c atoi_wrapper.c
 gcc -shared -o libatoiwrap.so atoi_wrapper.o -ldl

順利的話, 上面兩步做完, 目錄裡會多出一個 libatoiwrap.so


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接下來, 讓 hello 執行時, 呼叫的 atoi() 被 libatoiwrap.so 的 atoi() 攔截

先看一下正常的執行結果:

 ./hello
 
 I love debug >_<
 atoi(100) = 100

如果動點手腳, 攔截 atoi() , 用 libatoiwrap.so 裡的取代 :

 LD_LIBRARY_PATH=. LD_PRELOAD=libatoiwrap.so ./hello
 
 I love debug >_<
 [ATOI] before REAL atoi()
 [ATOI] after REAL atoi()
 atoi(100) = 200

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在上面的範例裡, atoi()的結果被竄改, 我們可以用這招來追蹤程式.
他做的事, 其實是改變 shared library 載入的程序, 看的更仔細的話
還可以順便認識 shared library 運作的機制.

特別推薦這篇由 SETIATHOME 團隊發表的文章:
Intercepting Arbitrary Functions on Windows, UNIX, and
Macintosh OS X Platforms
http://lattice.umiacs.umd.edu/files/functions_tr.pdf

這篇文章的範例都是從這裡出來的