基于Thunk技术的Windows Timer的封装

由于最近项目是要开发一个BHO浏览器插件，我们需要使用定时器来轮询页面的变化。实际上，就是让定时器能够访问成员变量，或者说使定时器成为成员函数。但是，定时器调用的是一个回调函数（CALLBACK），回调函数是一个系统调用的函数，它被封装在类里面只能以static的方式定义。这种定义方式和我们的项目要求不符合，因为static函数只能访问static变量。

我们首先分析CALLBACK函数不能被封装成成员变量的原因。一个对象的成员函数能够访问类成员的关键是它先传了对象的this指针给函数，函数就能够用this.xx的方法访问成员变量了。通过反汇编分析，我们发现其实就是给ECX寄存器传了this指针过去，之后访问类成员时，其地址就是ECX加偏移量，这就是对象的本质。

为了达到这个目的，我尝试了一些方法，均可行。但没有Thunk来的直接。下面简单介绍一下：

1、全局变量法：通过全局map变量的方式记录对象的指针，在设置定时器时，将定时器的EventID和this指针作为键值对存到全局变量中。然后，定时器调用时，EventID查询当前页面的对象指针（完美解决）。

2、EventID：直接将对象的指针强转成UINT类型当成EventID传入定时器设置的函数，在定时器调用时再将EventID转回this指针，这个方法应该在64位操作系统中会失效（未验证）。

最终，我们选择Thunk技术（微软的ATL同样适用Thunk技术封装窗口）。Thunk技术的原理是使程序在运行时直接执行机器码。在下面的代码中将看到程序直接跳转到分配的虚拟内存上执行代码。

我们首先看代码的核心部分：

#pragma pack(push,1)	//取消字节对齐开始（编译优化指令）
class Thunk
{
public:
unsigned char    m_mov;	// "mov eax,"的字节码
unsigned int    m_this;	//this指针地址，结合上一句就是将this指针地址放入eax寄存器
unsigned int    m_xchg_push; //交换栈顶元素和EAX并入栈EAX
unsigned char   m_jmp;	//跳转指令字节码 0XE9
unsigned int    m_relproc;	//跳转偏移量
};
#pragma pack(pop) //取消字节对齐结束

要让程序执行指定的机器码之前，先要保证要执行的机器码正确，由于C++有内存对齐的编译优化方法，先要告诉编译器关闭此功能。

#pragma pack(push,1)

上图的字节码实际构成了一下内容：

mov eax, this
xchg eax, [esp] : push eax
jmp func

前两句汇编指令执行后，PC跳转到func处时，已经有了this指针了，这时就能够直接访问对象的成员变凉了。

下面直接上封装后的全部代码（VS2012编译通过）。

/*
ThunkTimer模板类封装
作者：jedihy
时间：2013.11.23 2:09
*/

#include <Windows.h>
#include <iostream>
#include <conio.h>
#include <stdio.h>

using namespace std;

#pragma pack(push,1)	//取消字节对齐开始（编译优化指令）
class Thunk
{
public:
unsigned char    m_mov;	// "mov eax,"的字节码
unsigned int    m_this;	//this指针地址，结合上一句就是将this指针地址放入eax寄存器
unsigned int    m_xchg_push; //交换栈顶元素和EAX并入栈EAX
unsigned char   m_jmp;	//跳转指令字节码 0XE9
unsigned int    m_relproc;	//跳转偏移量
};
#pragma pack(pop) //取消字节对齐结束

class ThunkTimer{
public:
ThunkTimer(){
objid = (int)this;
cout<<objid<<endl;
}
int objid;
Thunk* thunk;
void Init();
void setTimer(unsigned int);
void CALLBACK nativetimer(HWND, UINT, UINT, DWORD);
};
void ThunkTimer::setTimer(unsigned int timeout_ms){
::SetTimer(0,0,timeout_ms,(TIMERPROC )thunk);
}
void CALLBACK ThunkTimer::nativetimer(HWND hWnd, UINT uMsg, UINT uEvent, DWORD dwTime){
cout<<objid<<endl;//对成员变量的访问

}

void ThunkTimer::Init(){

typedef void (_stdcall ThunkTimer::*TMFP)();
//用union的特点巧取成员地址
union {
unsigned int func;
TMFP method;
} addr;
addr.method =(TMFP)&ThunkTimer::nativetimer;
thunk = (Thunk*)VirtualAlloc(NULL, sizeof(Thunk), MEM_RESERVE | MEM_COMMIT, PAGE_EXECUTE_READWRITE);
thunk->m_jmp       = 0xE9;	//JMP的字节码就是0xe9
thunk->m_mov       = 0xB8;	//mov eax, 的字节码
thunk->m_this       = (unsigned int)(void*)this;	//this指针
thunk->m_xchg_push    = 0x50240487;	//交换
thunk->m_relproc    = addr.func - (unsigned int)(void *)(thunk +1);	//计算偏移量
}

int main()
{
ThunkTimer timer;
timer.Init();
timer.setTimer(100);

MSG msg;
while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)) {
if (_kbhit()) {
break;
}
DispatchMessage(&msg);
}
return 0;
}