关于《从单片机指针说到黑客程序》的疑问
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) ( )
或
( *( ( 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) ( )
或
( *( ( 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。
[解决办法]
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。
8051典型的X86体系...
郁闷了...
[解决办法]
分析的很好,另外,其实在这里楼主用到的&rst的确使这个问题暴露了
最主要的可能还没理解当&用在非简单类型的变量的时候它代表的意思。
考虑这个问题
int a[5] ={0};
&a + 1和&(a + 1), &a[0] + 1
的区别
知道了这个我想上面的问题基本就明了了!
[解决办法]
本人不是在说教哦,不过是提醒一下而已,楼主的功力还是在我之上的!
[解决办法]
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。
关于这个问题,好像我说过,在用之前初始化是一个很好的习惯...嘿嘿
[解决办法]
想法很有意思啊!
不过为什么不能直接JMP呢?
Jmp 0000H
[解决办法]
作者提到的不确定应该是对(*((void (*)())(&rst)))() 来说传送的是&rst,是一个不确定的地址,;
对(*((void (*)())(rst)))() 传送的是rst也就是数组的地址,这个是确定的。
[解决办法]
(*(void(*)())0)();
解释如下:
void(*)() //为函数指针,既也是一个调用地址。这里为类型。
(void(*)())0 //将地址0转换成函数指针类类型
(*(void(*)())0)() //调用转换好的指针。同*(void *)()=0;
//--------------------------------
(*((void(*)())(rst)))();
void(*)() //同上,为函数指针,既也是一个调用地址。
(void(*)())(rst) //(rst)为地址。将地址(rst)转换成函数指针类型
(*((void(*)())(rst)))(); //调用转换好的指针。
[解决办法]
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!
[解决办法]
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:
MOVDPTR,#NEST
PUSHDPL
PUSHDPH
RETI
NEST:CLRA
PUSHACC
PUSHACC
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。
[解决办法]
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。