c - 是否可以修改正在运行的 C 程序？

Question

我想知道是否可以在运行时修改一段 C 程序(或其他二进制文件)？

我写了这个小 C 程序:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

static uint32_t gcui32_val_A = 0xAABBCCDD;

int main(int argc, char *argv[])  {

    uint32_t ui32_val_B = 0;
    uint32_t ui32_cpt = 0;

    printf("\n\n Program SHOW\n\n");

    while(1) {

        if(gcui32_val_A != ui32_val_B) {
            printf("Value[%d] of A : %x\n",ui32_cpt,gcui32_val_A);
            ui32_val_B = gcui32_val_A;
            ui32_cpt++;
        }
    }

    return 0;
}

使用十六进制编辑器，我能够找到“0xAABBCCDD”并在程序停止时修改它。当我重新启动程序时，修改工作。酷!

我想在程序运行时执行此操作是否可能？

这是一个简单的例子来理解这个现象并尝试一下，但我真正的项目更大。

• 我有一个旧的 DOS 游戏，叫做 Dangerous Dave。
• 我可以通过简单地编辑二进制文件来修改图 block (感谢 http://www.shikadi.net/moddingwiki/Dangerous_Dave)
• 我开发了一个小型编辑器，可以很好地完成这项工作，并且玩得很开心。
• 我使用 DOSBOX 启动 DOS 游戏，它运行正常!

我想在游戏运行时动态执行此操作。可能吗？

PS : 我在 Debian 64bit 下工作

问候

Answer 1

I was wondering if it is possible to modify a piece of C program (or other binary) while it is running ?

不在标准(和可移植)中 C11 .阅读 n1570规范检查。请注意，在实践中，大多数时候，它不是 C source。正在运行的程序(由多个 translation units 组成)，但是一个 executable一些结果 compiler & linker .

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但是，在 Linux(例如 Debian/Sid/x86-64)上，您可以使用以下一些技巧(通常使用函数指针):

• 使用 plugins ，因此设计您的程序以接受它们并定义有关您的插件的约定。插件是一个共享对象 ELF包含 position-independent code 的文件(一些 *.so) (所以它应该用特定的选项编译)。您将使用 dlopen(3) & dlsym(3)做 dynamic loading插件的。

• 使用一些 JIT-compiling图书馆，例如 GCCJIT或 LLVM或 libjit或 asmjit .

• 改变你的 virtual address space (不推荐)手动，使用 mprotect(2)和 mmap(2) ;那么你可以在 code segment 中覆盖一些东西(你真的不应该那样做)。这可能很棘手(例如因为 ASLR )并且很脆弱。

• 也许使用与调试相关的工具，或者使用 ptrace(2)或通过脚本或 extending gdb 调试器。

我建议尝试使用 /proc/(参见 proc(5))并至少尝试在某些终端中运行以下命令

 cat /proc/self/maps
 cat /proc/$$/maps
 ls /proc/$$/fd/

(并阅读足够多的东西以了解它们的输出)以更多地了解 process 是什么"is"。

所以覆盖你的text segment (如果你真的需要这样做)是可能的，但可能比你相信的更棘手!

^{(您介意工作数周或数月只是为了改善一些旧游戏体验吗？)}

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另请阅读 homoiconic编程语言(尝试使用 SBCL 的 Common Lisp)，关于 dynamic software updating , 关于 persistence , 关于 application checkpointing ，以及关于 operating systems (我推荐:Operating Systems: Three Easy Pieces & OsDev wiki)

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I work under Debian 64bit

我想你有编程技能并且知道 C。那么你应该阅读 ALP或一些较新的 Linux 编程书籍(当然还要查看 intro(2) & syscalls(2) & intro(3) 和其他手册页等...)

顺便说一句，在您的特定情况下，“操作系统”可能是 DOSBOX(充当某种虚拟机)。您可以使用 strace(1)在 DOSBOX(或其他命令或进程)上，或研究其源代码。

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您在问题中提到了游戏。如果您想编写一些代码，请考虑像 SDL 这样的库, SFML , Qt , GTK+ , ....