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synced 2026-05-25 04:17:17 +00:00
feature: App 逆向防护
This commit is contained in:
杭城小刘
@@ -75,7 +75,7 @@ Person 类存在3个 BOOL 属性：
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上 Demo
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<img src="./../assets/BOOLPropertyImplementedByBitOperator.png" style="zoom:25%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/BOOLPropertyImplementedByBitOperator.png" style="zoom:25%">
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@@ -85,7 +85,7 @@ Person 类存在3个 BOOL 属性：
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新方案采用：**结构体的位域能力**，限定单个成员变量所占用的内存。代码如下：
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<img src="./../assets/BOOLProptertImpledByStructureBitDomain.png" style="zoom:25%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/BOOLProptertImpledByStructureBitDomain.png" style="zoom:25%" />
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@@ -97,7 +97,7 @@ Person 类存在3个 BOOL 属性：
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虽然上述方式都可以实现存储 Person 类3个属性的目的，但是还有第三种方案，参考 iOS 系统设计，采用 Union 实现。代码如下
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<img src="./../assets/BOOLPropertyImplementedByUnion.png" style="zoom:25%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/BOOLPropertyImplementedByUnion.png" style="zoom:25%" />
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分析：
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@@ -168,7 +168,7 @@ union {
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与一个不是3个数之一的数按位与，得到的结果为`0b0000 0000`。利用这个特性我们可以判断传递来的参数是不是包含了某个值
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<img src="./../assets/BitOperateorOnEnumDemo.png" style="zoom:25%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/BitOperateorOnEnumDemo.png" style="zoom:25%" />
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有了上面的铺垫，就可以更好的查看 runtime 中 isa 的定义了。
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@@ -273,7 +273,7 @@ isa 在 arm64 之后必须通过 `ISA_MASK` 去查询 class（类对象、元类
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`0x0000000ffffffff8ULL` 用程序员模式打开计算器
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<img src="./../assets/objc-isa-mask.png" style="zoom:30%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/objc-isa-mask.png" style="zoom:30%">
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@@ -283,7 +283,7 @@ extra_rc、has_sidetable_rc、deallocating、weakly_referenced、magic、shiftcl
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知道结构体可以指定存储大小这个功能后，可以看到 `isa_t` 联合体与 `ISA_MASK` 按位与之后的地址，其实就是类真实的地址信息（可能是类对象、也有可能是元类对象）
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<img src="./../assets/objc-isa.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/objc-isa.png" style="zoom:30%" />
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@@ -423,7 +423,7 @@ struct class_ro_t {
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具体关系整理如下图
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<img src="./../assets/runtime-class.png" style="zoom:50%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-class.png" style="zoom:50%" />
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@@ -435,7 +435,7 @@ struct class_ro_t {
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<img src="./../assets/runtime-class-rw-t.png" style="zoom:40%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-class-rw-t.png" style="zoom:40%" />
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比如访问 method 的过程
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@@ -453,7 +453,7 @@ struct class_ro_t {
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- `class_ro_t` 里面的 baseMethodList、baseProtocols、ivars、baseProperties 是一维数组，是只读的，包含了类的(原始信息)初始内容
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<img src="./../assets/runtime-class-ro-t.png" style="zoom:50%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-class-ro-t.png" style="zoom:50%" />
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@@ -1240,7 +1240,7 @@ v
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可以对照下面的表格进行查看：
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```objectivec
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- (int)calcuate:(int)baseHeight heigith:(float)height;
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@@ -1513,7 +1513,7 @@ bucket_t goodStudentSayBucket = buckets[(uintptr_t)@selector(personSay) & cache.
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NSLog(@"%s %p", goodStudentSayBucket._key, goodStudentSayBucket._imp);
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```
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<img src="./../assets/runtime-method-find.png" style="zoom:25%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-method-find.png" style="zoom:25%">
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@@ -1544,7 +1544,7 @@ static inline mask_t cache_hash(cache_key_t key, mask_t mask)
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## Runtime - objc_msgSend
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<img src="./../assets/MethodCallIsObjcMsgSend.png" style="zoom:20%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/MethodCallIsObjcMsgSend.png" style="zoom:20%" />
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```c++
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Person *p = [[Person alloc] init];
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@@ -2117,7 +2117,7 @@ if (imp) goto done;
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上面的流程是整个 `objc_msgSend` 的消息发送阶段的整个流程。可以用下图表示
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<img src="./../assets/runtime-objc_msgSend-messageSend.png" style="zoom:60%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-objc_msgSend-messageSend.png" style="zoom:60%" />
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@@ -2262,7 +2262,7 @@ SEL_resolveClassMethod, sel);`
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完整流程如下
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<img src="./../assets/runtime-objc_msgSend-ResolveMethod.png" style="zoom:40%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-objc_msgSend-ResolveMethod.png" style="zoom:40%" />
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@@ -2307,7 +2307,7 @@ Person *person = [[Person alloc] init];
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知道 `objc_msgSend` 的流程，我们尝试给它修正下
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<img src="./../assets/objc_msgSend_fix1.png" style="zoom:25%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/objc_msgSend_fix1.png" style="zoom:25%">
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方法1，增加一个兜底方法，然后利用 `class_addMethod` 动态增加方法实现
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@@ -2341,7 +2341,7 @@ class_addMethod(self, sel, method_getImplementation(method), method_getTypeEncod
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方法3，也可以添加 c 语言方法
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<img src="./../assets/objc_msgSend_fix2.png" style="zoom:25%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/objc_msgSend_fix2.png" style="zoom:25%">
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c 函数即函数地址，只不过传递给 class_addMethod 的时候需要转换为函数参数加 `(IMP)cfuntionResolver`，手动添加方法签名。
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@@ -2454,7 +2454,7 @@ void *_objc_forward_handler = (void*)objc_defaultForwardHandler;
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为什么是 `__forwarding__` 方法。我们可以根据 Xcode 崩溃窥探一二
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```c
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int __forwarding__(void *frameStackPointer, int isStret) {
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@@ -2498,7 +2498,7 @@ int __forwarding__(void *frameStackPointer, int isStret) {
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完整流程如下
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<img src="./../assets/runtime-forwarding.png" style="zoom:40%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/runtime-forwarding.png" style="zoom:40%" />
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@@ -2532,13 +2532,13 @@ int __forwarding__(void *frameStackPointer, int isStret) {
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Person 类不存在对象方法 makeliving ，PersonHelper 类存在。
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<img src="./../assets/RuntimeCallUnKnownMethod.png" style="zoom:25%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeCallUnKnownMethod.png" style="zoom:25%" />
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调用对象不存在的方法，则会抛出错误。同时在 Runtime 动态消息解析阶段，`resolveInstanceMethod` 没有处理对象方法，所以会报错
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方法1：因为动态消息解析没有处理，则会开始走消息转发阶段。消息转发首先会调用 `- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector` 方法。（如果是对象方法则调用 `- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector`，如果是类方法则调用 `+ (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector`）
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<img src="./../assets/RuntimeMethodForwardingDemo1.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeMethodForwardingDemo1.png" style="zoom:30%" />
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方法2：如果消息转发里，`forwardingTargetForSelector` 返回了 nil，则开始调用方法签名 `methodSignatureForSelector` 方法和 `forwardInvocation` 方法
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@@ -2568,13 +2568,13 @@ Person 类不存在对象方法 makeliving ，PersonHelper 类存在。
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注意：`methodSignatureForSelector` 如果返回 nil，则 `forwardInvocation` 不会执行
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<img src="./../assets/RuntimeMethodForwardingDemo2.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeMethodForwardingDemo2.png" style="zoom:30%" />
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上述方式不够优雅，针对方法签名的获取太被动，方法改变了，方法签名处需要调整，很麻烦。
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<img src="./../assets/RuntimeMethodForwardingWithMethodSignature.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeMethodForwardingWithMethodSignature.png" style="zoom:30%" />
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@@ -2601,11 +2601,11 @@ Person 类不存在对象方法 makeliving ，PersonHelper 类存在。
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}
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```
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<img src="./../assets/RuntimeMethodForwardingByClassMethod.png" style="zoom:30%"/>
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeMethodForwardingByClassMethod.png" style="zoom:30%"/>
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<img src="./../assets/RuntimeMethodForwardingByClassMethod2.png" style="zoom:30%"/>
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeMethodForwardingByClassMethod2.png" style="zoom:30%"/>
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@@ -2632,7 +2632,7 @@ OC 中方法调用的本质就是利用 runtime 发消息，发消息也给 rece
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3. 如果在当前类的方法列表中没有找对方法实现，则根据类对象的 superclass 在父类的类对象的方法列表中继续查找
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<img src="./../assets/MethodCacheLookUpProcess.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/MethodCacheLookUpProcess.png" style="zoom:30%" />
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先根据 superclass 找到父类，然后在父类中也按照上面3点进行递归查找，即：
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@@ -2757,7 +2757,7 @@ objc_msgSendSuper(arg, sel_registerName("class"))
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我们对 iOS 项目`[super viewDidLoad]` 下符号断点，发现`objc_msgSendSuper2`
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查看 objc4 源代码发现是一段汇编实现。
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@@ -2845,7 +2845,7 @@ call - 调用函数
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也可以在 Xcode 上可视化面板操作，路径为：菜单栏 `Product -> Perform Action -> Assemble "ViewController.m"`
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<img src="./../assets/XcodeAssembleClass.png" style="zoom:30%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/XcodeAssembleClass.png" style="zoom:30%">
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@@ -2871,7 +2871,7 @@ call - 调用函数
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Demo1
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<img src="./../assets/RuntimeIsKindOfClassDemo1.png" style="zoom:40%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeIsKindOfClassDemo1.png" style="zoom:40%" />
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@@ -2899,7 +2899,7 @@ Demo1
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Demo2
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<img src="./../assets/RuntimeIsKindOfClassDemo2.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeIsKindOfClassDemo2.png" style="zoom:30%" />
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下面面2个判断都是调用类方法的 `isMemberOfClass` 、`isKindOfClass`
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@@ -2917,7 +2917,7 @@ Demo2
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可以看到 `+(BOOL)isMemberOfClass:(Class)cls` 方法内部就是对当前类获取类对象，然后与传递进来的 cls 判断是否相等。由于是 `[Student isMemberOfClass:[Student class]])` `Student` 类调用类方法 `+isMemberOfClass` 所以类对象的类对象也就是元类对象，cls 参数也就是 `[Student class]` 是一个类对象，元类对象等于类对象吗？显然不是
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想让判断成立，可以改为 `[Student isMemberOfClass:object_getClass([Student class])]` 或者 `[[Student **class**] isMemberOfClass:object_getClass([Student class])]`
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想让判断成立，可以改为 `[Student isMemberOfClass:object_getClass([Student class])]` 或者 `[[Student class] isMemberOfClass:object_getClass([Student class])]`
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`+(BOOL)isKindOfClass:(Class)cls` 同理分析。作用是当前类的元类，是否是右边传入对象的元类或者元类的子类。
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@@ -2958,7 +2958,7 @@ QA：
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综合练习：
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<img src="./../assets/RuntimeIsKindOfClassUnitDemo.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeIsKindOfClassUnitDemo.png" style="zoom:30%" />
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@@ -2966,16 +2966,12 @@ QA：
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## Runtime 刁钻题
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能否向编译后的类，添加实例变量？class_ro_t 不可以添加。但可以向动态创建的类添加。
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### NSObject 的内存布局、isa、对象属性访问原理
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> 这道题目设计：super 调用的本质、函数栈空间向下增长、runtime 消息调用本质（isa）、访问对象的成员变量（找到 isa，约过前面的8字节，按照成员变量的大小，去找成员）
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> 因为实例对象里存的就是：isa + 各个成员变量的值
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```objective-c
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@interface Person : NSObject
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@property (nonatomic, copy) NSString *name;
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@@ -2999,22 +2995,20 @@ QA：
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程序运行什么结果？
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<img src="./../assets/RuntimeQA1.png" style="zoom:30%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeQA1.png" style="zoom:30%">
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为什么会方法调用成功？为什么 name 打印出为 @"杭城小刘"
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为什么会方法调用成功？为什么 name 打印出为 @"杭城小刘"。我们来分析下：
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我们来分析下：
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1.**方法调用本质就是寻找 isa 进行消息发送**
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第一、**方法调用本质就是寻找 isa 进行消息发送**
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```objective-c
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Person *person = [[Person alloc] init];
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[person sayHi];
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```
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`[[Person alloc] init]`在内存中分配一块内存，然后 isa 指向这块内存，然后 person 指针，指向结构体，结构体的第一个成员。
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`[[Person alloc] init]` 在内存中分配一块内存，然后 isa 指向这块内存，然后 person 指针，指向结构体，结构体的第一个成员。
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2.**栈空间数据内存向下生长。第一个变量地址高，其次降低。且每个变量的内存地址是连续的。**
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第二、**栈空间数据内存向下生长。第一个变量地址高，其次降低。且每个变量的内存地址是连续的。**
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这个流程其实和上面的代码一样的。所以可以正常调用
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@@ -3029,9 +3023,9 @@ void test () {
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方法内的变量存储在栈上，堆向上增长，栈向下增长。
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3.**实例对象的本质就是一个结构体，存储所有成员变量（isa 是一个特殊成员变量，其他的成员变量，这里就是 _name），`sayHi` 方法内部的 self 就是 obj，找成员变量的本质就是找内存地址的过程（此时就是偏移8个字节）**
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第三、**实例对象的本质就是一个结构体，存储所有成员变量（isa 是一个特殊成员变量，其他的成员变量，这里就是 _name），`sayHi` 方法内部的 self 就是 obj，找成员变量的本质就是找内存地址的过程，本质就是对象地址 + Offset。此时就是 isa 地址 + 8字节偏移量）**
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上面代码可以类比类调用方法的流程。 obj 指针指向 Person 这块内存，给类对象发送 `sayHi` 消息也就是通过 obj 指针找到 isa，恰好 obj 指针指向的地址就是类对象的类结构体的地址，结构体成员变量第一个就是 isa 指针，结构体的其他成员变量就是类的其他属性，这里也就是 `_name`，所以我们给自定义的指针 `void *p` 调用 sayHi 方法，系统 runtime 在打印 name 的时候，会在 p 附近（下8个字节，因为 isa 是指针，长度为8）找 `_name` 属性，此时也就找到了 temp 字符串。
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@@ -3046,17 +3040,17 @@ struct Person_IMPL {
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再看一个变体1
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<img src="./../assets/RuntimeQA2.png" style="zoom:30%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeQA2.png" style="zoom:30%">
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打印输出是因为 `*p` 类似 isa 指针。本身占用8字节空间，然后访问 `self->_name` 就是 `base + 8 = isa地址 + 8 ` 出的内存就是 name，`*p` 是在栈中，加8，就是向上声明的变量，当前情况下 `Address(*p) + 8` 就是 temp 变量。所以输出 `<NSObject: 0x****>`
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再看一个变体2
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<img src="./../assets/RuntimeQA3.png" style="zoom:30%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeQA3.png" style="zoom:30%">
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搞懂的小伙伴不迷惑了。没搞懂其实就是没搞懂**栈地址由高到低，向下生长** 和 `super` 调用的本质。
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分析： 搞懂的小伙伴不迷惑了。没搞懂其实就是没搞懂**栈地址由高到低，向下生长** 和 `super` 调用的本质。
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再强调一句，根据指针寻找成员变量 _name 的过程其实就是根据内存偏移找对象的过程。在变体2中，isa 地址就是 class 的地址，所以按照`地址 +8` 的策略，其实前一个局部变量。
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@@ -3069,7 +3063,11 @@ objc_msgSendSuper(arg, sel_registerName("viewDidLoad"));
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所以此时的“前一个局部变量” 也就是结构体 `objc_super` 类型的 arg。arg 是一个结构体，结构体第一个成员变量就是 self，所以“前一个局部变量” 也就是 self（ViewController）
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结构体有2个成员变量，顺序越高的成员变量地址越高。所以在栈上，struct 中第一个成员变量地址更低。在通过 isa 内存偏移的时候，优先找到 self。所以会输出 ViewController
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可能会疑问，知道了 super 调用本质，知道了会产生一个局部变量的结构体，但是结构体里面2个成员变量，找属性的时候，isa 下的8个字节会命中哪个？
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@@ -3079,12 +3077,44 @@ objc_msgSendSuper(arg, sel_registerName("viewDidLoad"));
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<img src="./../assets/RuntimeQA.png" style="zoom: 80%">
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeQA.png" style="zoom: 80%">
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### runtime 对象方法、类方法的查找过程熟悉吗？
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下面的代码会 crash 吗？
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```objective-c
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id rs = [NSObject valueForKey:@"isa"];
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NSLog(@"%@", rs);
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```
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeCallValueForKeyOnObject.png" style="zoom:50%" />
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不会 Crash。输出的是 NSObject 的元类对象。因为 NSObject 调用的是类方法，先去元类对象的方法列表中查找，发现没有 `valueForKey` 方法。则继续从 NSObject 元类对象的父类对象，也就是 NSObject 的类对象上查找 `valueForKey` 方法。
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因为分类 `NSObject(NSKeyValueCoding)` 实现了 `-valueForKey` 方法。所以不会 crash，在类对象方法中，访问 isa，也就是获取类对象的 isa，也就是 NSObject 的元类对象。
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查看了 objc 源码，会发现很多 NSObject 的基础方法：`+ (id)init`、`- (id)init` 等均有 `+` 、`-` 方法。
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/NSObjectImpleByClassAndInstance.png" style="zoom:30%" />
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为什么这么设计？猜测是为了代码的健壮。
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- 因为存在继承关系，所有的对象的基类需要有个源头。即使是 NSObject 也是如此。
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- 调用对象方法的本质就是根据对象的 isa 找到类对象，然后从方法缓存中去查找方法实现，有就调用，没有就从类对象的方法列表中查找，找到则写入方法缓存并调用，没有则根据 superclass 的类对象继续查找...，一直找到 NSObject 还是找不到，则走 Runtime 消息转发流程。
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- 调用类方法的本质是根据对象的 isa 找到类对象，再根据类对象的 isa 找到元类对象，从元类对象的方法方法列表中查找方法实现，如果没有则继续向上查找，直到找到基类的元类对象，也就是 NSObject，如果找不到则走消息转发流程
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- 但是 Apple 的设计是为了 NSObject 元类对象的父类也要有个东西去接着，于是就让 NSObject 的类对象来充当 。
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这也就是为什么 NSObject 子类对象调用 `+` 类方法不 crash 的原因。
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## 应用场景
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### 统计 App 中未响应的方法。给 NSObject 添加分类 `NSObject+ExceptionHunter.m`，利用 NSProxy 实现
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@@ -3121,7 +3151,7 @@ Person *p = [Person new];
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object_setClass(p, [Student class]);
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@@ -3150,7 +3180,7 @@ void createClass (void) {
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}
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runtime 中 copy、create 等出来的内存，不使用的时候需要手动释放`objc_disposeClassPair(newClass>)`
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@@ -3229,7 +3259,7 @@ free(properties);
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<img src="./../assets/RuntimeDicToObject.png" style="zoom:30%" />
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<img src="https://raw.githubusercontent.com/FantasticLBP/knowledge-kit/master/assets/RuntimeDicToObject.png" style="zoom:30%" />
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不够健壮体现在：
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@@ -3369,3 +3399,7 @@ OC 是一门动态性很强的编程语言，允许很多操作推迟到程序
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- 无痕埋点
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- 热修复
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可以认为 oc 中对象上一个指向 CLassObject 地址的变量 `id obj = &ClassObject`
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而对象的实例变量 `void *ivar = &obj + offset(N*size)` 。根据 isa 也就是对象的基地址，然后偏移访问 ivar。
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