C++钩子与内存访问监控的实现

在C++中，钩子和内存访问监控可以通过多种方式实现。这里我们将讨论两种常见的方法：使用函数钩子和使用内存监视器。

1. 使用函数钩子

函数钩子是一种修改函数行为的技术。通过使用C++的函数重载和动态库技术，我们可以实现函数钩子。以下是一个简单的示例：

#include <iostream>
#include <dlfcn.h> // For Linux
#include <windows.h> // For Windows

// 原始函数
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

// 钩子函数
int add_hooked(int a, int b) {
    std::cout << "Hooked add function called!" << std::endl;
    return add(a, b);
}

// 动态库入口点
extern "C" int add_wrapper(int a, int b) {
    return add_hooked(a, b);
}

// 加载动态库并设置钩子
void install_hook() {
    // Linux
    void* handle = dlopen("libadd_hook.so", RTLD_NOW);
    if (!handle) {
        std::cerr << "Failed to load dynamic library: " << dlerror() << std::endl;
        return;
    }
    auto add_ptr = (int (*)(int, int))dlsym(handle, "_Z12add_wrapperi");
    if (!add_ptr) {
        std::cerr << "Failed to find symbol: " << dlerror() << std::endl;
        dlclose(handle);
        return;
    }
    // Replace the original function with the hooked one
    auto original_add = add;
    add = add_ptr;

    // Windows
    // HMODULE handle = LoadLibraryA("add_hook.dll");
    // if (!handle) {
    //     std::cerr << "Failed to load dynamic library: " << GetLastError() << std::endl;
    //     return;
    // }
    // auto add_ptr = (int (*)(int, int))GetProcAddress(handle, "_Z12add_wrapperi");
    // if (!add_ptr) {
    //     std::cerr << "Failed to find symbol: " << GetLastError() << std::endl;
    //     FreeLibrary(handle);
    //     return;
    // }
    // auto original_add = add;
    // add = add_ptr;
}

int main() {
    install_hook();
    std::cout << "Result: " << add(3, 4) << std::endl;
    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个原始的add函数和一个钩子函数add_hooked。我们创建了一个动态库入口点add_wrapper，它将调用钩子函数。在install_hook函数中，我们加载动态库并使用dlopen（Linux）或LoadLibraryA（Windows）来获取函数指针，并将其替换为钩子函数。

2. 使用内存监视器

内存监视器是一种监控内存访问的技术。通过使用C++的虚拟函数表（vtable）和自定义内存分配器，我们可以实现内存监视器。以下是一个简单的示例：

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <cstdlib>

// 原始内存分配器
void* original_malloc(size_t size) {
    return std::malloc(size);
}

// 自定义内存分配器
class MemoryMonitor {
public:
    static void* allocate(size_t size) {
        void* ptr = original_malloc(size);
        if (ptr) {
            memory_map[ptr] = size;
        }
        return ptr;
    }

    static void deallocate(void* ptr) {
        if (ptr) {
            memory_map.erase(ptr);
            std::free(ptr);
        }
    }

    static void print_memory_usage() {
        for (const auto& entry : memory_map) {
            std::cout << "Address: " << entry.first << ", Size: " << entry.second << std::endl;
        }
    }

private:
    static std::unordered_map<void*, size_t> memory_map;
};

std::unordered_map<void*, size_t> MemoryMonitor::memory_map;

// 重载全局内存分配函数
void* operator new(size_t size) {
    return MemoryMonitor::allocate(size);
}

void operator delete(void* ptr) noexcept {
    MemoryMonitor::deallocate(ptr);
}

int main() {
    MemoryMonitor::print_memory_usage();
    int* arr = new int[10];
    MemoryMonitor::print_memory_usage();
    delete[] arr;
    MemoryMonitor::print_memory_usage();
    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个原始的内存分配器original_malloc和一个自定义内存分配器MemoryMonitor。我们重载了全局的new和delete操作符，使其调用自定义内存分配器的allocate和deallocate方法。在MemoryMonitor中，我们使用一个unordered_map来存储分配的内存地址和大小，并在需要时打印内存使用情况。

这两种方法都可以实现C++钩子和内存访问监控，具体选择哪种方法取决于你的需求和目标平台。