关于《从单片机指针说到黑客程序》的疑问

mengfeicv 2007-08-25 09:40:49
加精
看过《从单片机指针说到黑客程序》感觉作者说的
unsigned char code rst[]={0xe4,0xc0,0xe0,0xc0,0xe0,0x32}; // 复位代码
(*((void (*)())(&rst)))();
反汇编后ljmp到一个奇怪的地址去,不明白作者什么意思。
我的反汇编是把rst的地址传给R1,R2,然后把R1,R2分别传到DPH,DPL,然后CLR A
JMP @A+DPTR
跳到rst的地址去了,没见到奇怪的地址啊!!!
有人知道的话告诉我啊?!!


原文如下:

从单片机指针说到黑客程序

作者www.1piao.com/wlg.asp
2004年7月的一天,在电子BBS讨论区上溜达,看到一个有趣的帖子,整个帖子内容如下:

纯C51复位功能函数:一个大三学生,让人又爱又怕

现单列复位部分如下:

main()

{

unsigned char code rst[]={0xe4,0xc0,0xe0,0xc0,0xe0,0x32}; // 复位代码

(*((void (*)())(rst)))(); // 执行上一行代码,将rst数组当函数调用

}

本来我告诉他嵌入如下代码:

clr a

push acc

push acc

reti

结果他却玩了前面哪一段,而数组rst[]中的内容恰恰是上面的汇编机器码,他的做法是将
rst数组的数据当作代码保存,然后采用绝对地址方式指向该数组,将该数组中的代码当作
函数来运行。居然通过了!

我觉得有问题,我说即使如此,那绝对地址调用也应该写成(*((void (*)())(&rst)))()
才对呀,结果他反驳说,那样的话,rst的地址就会当成参数传递给这个绝对地址函数,而
实际LJMP调用的地址并非rst的地址,而是一个不确定的地址。于是我按照自己的说法尝试
了一下,看看汇编结果,还真的是将rst的地址传递给了R1 R2,而绝对函数最终LJMP到了
一个莫名其妙的地址上去了,死翘!

看来C真是一匹不容易驾驭的野马,这个大三学生理解力在我之上,我30多岁的人了,干了
这么多年还没他的境界呢,唉,人家才学了几天啊,翻了几天书就这么厉害了,服了!



l 首先分析帖子的C语言代码

第一句定义一个数组rst[],数组内数据就是完成复位功能的汇编机器码,具体对应关系
为:clr a == 0xe4、push acc == 0xc0,0xe0、reti ==0x32

第二句是一个函数指针的用法,函数指针用法稍微有点复杂,可参看本人著的书,:),以
下为快速入门讲解。

定义一个返回值是空函数指针的定义形式如下:

void (*p) ( )

当把函数指针赋值后,就能通过函数指针调用函数,调用形式如下,

(*p) ( );

或等价的简化形式:

p ( );

假设rst就是函数指针,则如下调用形式就可以令单片机复位再起。

(*rst ) ( );

但可惜,rst不是函数指针,而是数组名,虽然两者都是地址,但不可直接调用数组名。

如同把char型变量a赋值给int型变量b,(int) 表示强制类型转换:

b = (int) a

函数指针的强制类型转换公式如下(C语言的哲学是定义形式和使用一致):

( (void (*)() ) rst

这样经过转换后的rst就可以当作函数指针使用了,简单的调用形式如下:

#define K ( (void (*)( ) ) rst

(*K) ( )

或:

( * ( void (*)( ) )rst ) ( );

这样的语句就完成复位再启功能了。类型转换符()的优先级跟指针运算符*的优先级相同,
二者的结合方向是自右至左,所以上述语句就能完成复位功能了。保险起见有些程序员常
常喜欢再加个括号:

#define K ( ( (void (*)( ) ) rst )

(*K) ( )



( *( ( void (*)( ) )rst ) ) ( );



由于没有输入参数,上述复位代码更严谨的写法是:

#define K ( ( (void (*)(void ) ) rst )

(*K) ( )



( *( ( void (*)(void ) )rst ) ) ( );



l 关于帖子作者的解释

千万不要犯“&rst”形式的错误,对于一维数组而言,数组名rst就代表地址。以下二者等
价,更常用的是等式左边的形式:

rst == &rst[0]

整个函数指针无所谓参数传递,只是把rst当作程序执行地址调用而已,那个学生的解释也
有问题。

还有一点必须提及,不是说能通过编译,甚至生成正确代码,就表示某语句一定是对的。
对很复杂的语句,要考虑到编译器不严格甚至出错的可能性。



l 哈佛结构和一个蠕虫病毒

请注意,定义数组rst[]时用了关键字code,这是C51特有的关键字,意味着把数组定义到
程序空间。标准C是没有关键字code的。

哈佛结构和普林斯顿结构:

哈佛结构——程序空间和存储空间分开的。C51算是不太严格的哈佛结构——虽地址线分
开,但数据线没有分开。DSP是增强的哈佛结构。

PC电脑上奔腾CPU是普林斯顿结构——数据空间和程序空间统一编址。



如果数组rst[]数据的汇编机器码是删除文件的机器码,这算不算是病毒?

曾经流行过一种蠕虫病毒,其发作机理采取的就是将恶意代码保存成文本文件,然后通过
指针调用执行这个文本,很多杀毒程序也不会查询文本文件。

程序也罢,数据也罢都是二进制形式,如果数据空间和程序空间是统一编码的, 数据当然
可以当作程序运行。

在这一点上,相对而言,哈佛结构的CPU安全性会好一点点。但嵌入式应用少有病毒,一般
不用关心。



l 单片机复位的更好方法

帖子中汇编语言解释如下:

clr a //清除ACC=0

push acc //压0到堆栈——8位

push acc //再压0到堆栈——再8位

reti //返回到0地址,从而执行。

帖子作者的这种复位方法比较麻烦,更加简单的复位写法是(摘自《C缺陷与陷阱》):

( * ( void (*)( ) )0 ) ( );

本句的分析方法同上,但更加精炼,没有多余的汇编语句。



上述复位的方法可称为软件复位。

软件复位跟真正上电复位有很大差别:上电复位时大部分寄存器都有确定的复位值;软件
复位则只相当于从0地址开始执行而已,寄存器不会变为确定的复位值。

如果用户要编程实现上电复位这种情况,在程序中不要踢看门狗即可。大部分单片机都有
看门狗吧。



l 附录

笔者精于DSP C24xx,但不太懂C51;读者应能从函数指针的定义和引用中看出来,C语言的
设计哲学是使用形式和定义形式一致,虽然这一点饱受质疑。

如果你觉得鸡蛋好吃时,不必认识那只母鸡;但如果你觉得本文不错,请来笔者网站坐坐
吧www.1piao.com/wlg.asp。
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zhang835705223 2012-10-28
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mark!!
cr5119 2011-11-04
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看看,学学
BeeSui 2011-10-16
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hjc12345678hjc 2011-09-21
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竟然没看懂!!
叮当 2011-09-20
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我喜欢看这样的帖子,深入到汇编级别!
lanyker 2011-08-04
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受教了,呵呵,真好玩
哥特式空灵 2011-06-02
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我还没学汇编语言,只学了C语言啊
rpg_9527 2011-05-21
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maxhai 2011-01-01
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不错,有道理!!
maxhai 2010-12-11
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顶好贴!!!
geoff 2010-11-24
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指针这个东西,我是又爱又恨。。
bluehousedahui 2010-03-14
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帖子作者的这种复位方法比较麻烦,更加简单的复位写法是(摘自《C缺陷与陷阱》):

( * ( void (*)( ) )0 ) ( );

本句的分析方法同上,但更加精炼,没有多余的汇编语句。
这个最好了,呵呵
sdr06 2010-01-23
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看不懂……
wwg19848 2008-09-16
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Mark!
popusan 2008-08-28
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void main(void)
{
unsigned char code rst[]={0xe4,0xc0,0xe0,0xc0,0xe0,0x32}; // 复位代码
(*((void (*)())(&rst)))(); // 执行上一行代码,将rst数组当函数调用
}

反汇编如下:
0000 020003 LJMP 0003H
0003 787F MOV R0,#7FH
0005 E4 CLR A
0006 F6 MOV @R0,A
0007 D8FD DJNZ R0,0006H
0009 758107 MOV SP,#07H
000C 02000F LJMP 000FH
000F 7A00 MOV R2,#00H
0011 7916 MOV R1,#16H
0013 02001C LJMP 001CH
0016 E4 CLR A
0017 C0E0 PUSH ACC
0019 C0E0 PUSH ACC
001B 32 RETI
001C 8A83 MOV DPH,R2
001E 8982 MOV DPL,R1
0020 E4 CLR A
0021 73 JMP @A+DPTR
0022 21FF AJMP 01FFH
0024 FF MOV R7,A
0025 FF MOV R7,A


我想说的是,对于上面的代码来说,JMp并不是跑到什么其他地方去了,我们可以看到A是0,DPTR的值就是0016,也就是对应E4的地方。
对于第2条语句,上面有人说的很清楚了,我就不重复了。

还想补充的是,上面的复位不完善,没有考虑中断和硬件方面的事情。
hyljx1219 2008-06-14
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可惜啊,看来我的基本功也不够殷实!
eduhf_123 2008-04-17
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clr a //清除ACC=0

push acc //压0到堆栈——8位

push acc //再压0到堆栈——再8位

reti //返回到0地址,从而执行。

==============================================================
这样的方式依然有问题,如果是在嵌套的中断(高优先级中断)服务程序中跑飞,然后被错误捕捉指令引导到这里来,那么这样的方式,只退出了嵌套的中断(高优先级中断),造成的后果就是“软”复位后,低优先级的中断无响应;正确的做法如下(修改了格式):
==============================================================
    MOV   DPTR,  #NEST
    PUSH   DPL
    PUSH   DPH
    RETI
NEST: CLR   A
    PUSH   ACC
    PUSH   ACC
    RETI
==============================================================
前四行退出嵌套的中断(如果有的话)并“跳转”到第五行,后四行回到复位向量并退出低优先级中断。
至于第21楼说的问题,完全可以在第一行前面加上关中断的指令和一些初始化指令来实现。
eduhf_123 2008-04-17
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clr a //清除ACC=0

push acc //压0到堆栈——8位

push acc //再压0到堆栈——再8位

reti //返回到0地址,从而执行。

==============================================================
这样的方式依然有问题,如果是在嵌套的中断(高优先级中断)服务程序中跑飞,然后被错误捕捉指令引导到这里来,那么这样的方式,只退出了嵌套的中断(高优先级中断),造成的后果就是“软”复位后,低优先级的中断无响应;正确的做法如下:
MOV DPTR, #NEST
PUSH DPL
PUSH DPH
RETI
NEST: CLR A
PUSH ACC
PUSH ACC
RETI
==============================================================
前四行退出嵌套的中断(如果有的话)并“跳转”到第五行,后四行回到复位向量并退出低优先级中断。
至于第21楼说的问题,完全可以在第一行前面加上关中断的指令和一些初始化指令来实现。
yestoyes 2008-04-16
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受教了
yuyin86 2008-04-15
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软件复位跟真正上电复位有很大差别:上电复位时大部分寄存器都有确定的复位值;软件
复位则只相当于从0地址开始执行而已,寄存器不会变为确定的复位值。

如果用户要编程实现上电复位这种情况,在程序中不要踢看门狗即可。大部分单片机都有
看门狗吧。
好贴!
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