编程小知识之 JIT执行

矫情吗；* 2023-06-15 07:20 2阅读 0赞

> 本文简单介绍了 JIT 如何动态执行 native code 的知识

自己之前对 [DEP(数据执行保护)][DEP] 有些依稀印象,简单认为在一般情况下,程序是不能动态执行 [native code][] 的,后来突然想到 [JIT][](简单理解就是一种动态生成并执行 native code 的技术),虽然 JIT 的关注点大多都在如何生成 native code 上,但是自己却对 JIT 如何动态执行 native code 更有兴趣,因为这与我之前对 DEP 的认知相悖.

实际上, DEP 并不是完全禁止 native code 的动态执行,而是禁止"没有执行权限"的 native code 的动态执行,而所谓"没有执行权限"的 native code,就是指那些存储于没有执行权限的内存区域的 native code,对于一般程序而言,其相关的堆栈(可操作内存区域)都仅有读写权限,而没有执行权限,所以一般程序是不能动态执行 native code 的.

但是操作系统基本都提供了申请拥有可执行权限的内存区域的方法,基于此,我们便可以动态执行 native code 了:(代码基本来自[这里][Link 1],有一些改动)

// x86 Windows
    
    #include <stdio.h>
    #include <assert.h>
    #include <windows.h>
    
    typedef unsigned char byte;
    
    typedef void (*pfunc)(void);
    
    union funcptr {
    	pfunc x;
    	byte* y;
    };
    
    int dynamic_multiply(int arg1, int arg2)
    {
    	// alloc executable memory
    	HANDLE process = GetCurrentProcess();
    	byte* buf = (byte*)VirtualAllocEx(process, 0, 1 << 16, MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
    	assert(buf != 0);
    
    	byte* p = buf;
    
    	*p++ = 0x50; // push eax
    	*p++ = 0x52; // push edx
    
    	// mov eax, [arg2]
    	*p++ = 0xA1;
    	(int*&)p[0] = &arg2; 
    	p += sizeof(int*);
    
    	*p++ = 0x92; // xchg edx,eax
    
    	// mov eax, [arg1]
    	*p++ = 0xA1;
    	(int*&)p[0] = &arg1; 
    	p += sizeof(int*);
    
    	// imul edx
    	*p++ = 0xF7; 
    	*p++ = 0xEA;
    
    	// mov [ret],eax
    	int ret = 0;
    	*p++ = 0xA3;
    	(int*&)p[0] = &ret;
    	p += sizeof(int*);
    
    	*p++ = 0x5A; // pop edx
    	*p++ = 0x58; // pop eax
    	*p++ = 0xC3; // ret
    
    	// call generated code (using union)
    	funcptr func;
    	func.y = buf;
    	func.x();
    
    	// release executable memory
    	VirtualFreeEx(process, buf, 0, MEM_RELEASE);
        
    	return ret;
    }

由于 native code 的关系,上述代码是与架构和平台相关的(x86 Windows),在代码中,我们直接申请了拥有可执行权限(并带有读写权限)的内存区域,一种更安全的做法是,首先申请拥有可执行权限(并带有读写权限)的内存区域,生成完 native code 数据之后,再将该内存区域的写权限去除.

#### 参考资料 ####

*  [How to generate and run native code dynamically?][Link 1]
 *  [execute binary machine code from C][]
 *  [JIT compilation and DEP][]

[DEP]: https://en.wikipedia.org/wiki/Executable_space_protection
[native code]: https://en.wikipedia.org/wiki/Machine_code
[JIT]: https://en.wikipedia.org/wiki/Just-in-time_compilation
[Link 1]: https://stackoverflow.com/questions/4911993/how-to-generate-and-run-native-code-dynamically
[execute binary machine code from C]: https://stackoverflow.com/questions/18476002/execute-binary-machine-code-from-c
[JIT compilation and DEP]: https://stackoverflow.com/questions/570257/jit-compilation-and-dep