SEH异常之编译器原理探究
_try_except原理
调用_except_handle3这个异常处理函数，这里并不是每个编译器的异常处理函数都是相同的，然后存入结构体，将esp的值赋给fs:[0]，再就是提升堆栈的操作
每个使用 _try _except的函数，不管其内部嵌套或反复使用多少_try _except，都只注册一遍，即只将一个 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD 挂入当前线程的异常链表中(对于递归函数，每一次调用都会创建一个 _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD，并挂入线程的异常链表中)。
typedef struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD {
struct _EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD *Next;
PEXCEPTION_ROUTINE Handler;
} EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD;
可以看到只有一个异常处理函数
那么这里编译器是如何做到只用一个异常处理函数的呢？编译器把原来_EXCEPTION_REGISTRATION_RECORD结构进行了拓展，添加了三个成员
struct _EXCEPTION_REGISTRATION{
struct _EXCEPTION_REGISTRATION *prev;
void (*handler)(PEXCEPTION_RECORD, PEXCEPTION_REGISTRATION, PCONTEXT, PEXCEPTION_RECORD);
struct scopetable_entry *scopetable;
int trylevel;
int _ebp;
};
新堆栈结构如下
scopetable
struct scopetable_entry
{
DWORD previousTryLevel //上一个try{}结构编号
PDWRD lpfnFilter //过滤函数的起始地址
PDWRD lpfnHandler //异常处理程序的地址
}
查看地址可以发现有三个结构体
存储着的正式异常函数的开始地址和结束地址
第一个值previousTryLevel是上一个try结构的编号，这里如果在最外层就是-1，如果在第二层就是0，如果在第三层就是1，以此类推
trylevel
该成员表示代码运行到了哪个try结构里面，进入一个try则加1，try结构执行完成之后则减1
_except_handler3
1.CPU检测到异常 -> 查中断表执行处理函数 -> CommonDispatchException -> KiDispatchException -> KiUserExceptionDispatcher -> RtlDispatchException ->VEH -> SEH
2.执行_except_handler3函数
<1> 根据trylevel 选择scopetable数组
<2> 调用scopetable数组中对应的lpfnFilter函数
1.EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER(1) 执行except代码
2.EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH(0) 寻找下一个
3.EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION(-1) 重新执行
<3> 如果lpfnFilter函数返回0 向上遍历 直到previousTryLevel=-1
假设有两个异常点
首先找到trylevel为0
然后找到异常过滤表达式为1
然后遍历数组的lpfnFilter
如果返回值为1则调用异常处理函数，如果为0则该异常函数不处理，如果为-1则继续从原异常点向下执行
假设在B这个地方出异常，得到trylevel为2
那么这里就回去遍历lpfnFilter为2的地方
假设这里返回值为0，则继续查找，注意这个地方是向上查找，首先判断当前previousTryLevel的值是否为-1，如果为-1就停止查找(-1代表已经是最外层)try结构，然后再向上找，假设这里返回值仍然为0，判断previousTryLevel的值为-1，就停止查找，没有找到响应的异常处理函数
_try_finally原理
无论try结构体中是什么代码，都会执行finally里面的代码
// SEH6.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
VOID ExceptionTest()
{
__try
{
return;
printf("Other code");
}
__finally
{
printf("Must run this code");
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
ExceptionTest();
getchar();
return 0;
}
局部展开
当try里面没有异常，而是return、continue、break等语句时，就不会走_except_handle3这个函数，而是调用_local_unwind2进行展开
然后调用[ebx + esi*4 + 8]
跟进去就到了finally语句块的地方
我们探究一下实现的原理，这里本来应该是lpfnFilter参数，指向异常处理过滤的代码的地址，但是这里是0。只要这个地方的地址为0就是finally语句块
__global_unwind2函数最终会调用一个RtlUnwind函数，该函数内容比较杂乱，其大体流程如下
全局展开
// SEH6.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
VOID ExceptionTest()
{
__try
{
__try
{
__try
{
*(int*)0 = 1;
}
__finally
{
printf("Must run this code : A");
}
}
__finally
{
printf("Must run this code : B");
}
}
__except(1)
{
printf("Here is Exception_functions");
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
ExceptionTest();
getchar();
return 0;
}
全局展开就是一层一层的向上找异常处理函数，finally模块还是照常执行
未处理异常
入口程序的最后一道防线
这里调用mainCRTStartup()，然后调用入口程序
相当于这里才是一个进程开始执行的地方
这里有一个call调用，跟进去看看
发现有修改fs:[0]的操作，这里就相当于编译器为我们注册了一个异常处理函数
这里到kernel32.dll里面的BaseProcessStart里面看一下，这里有一个注册SEH异常处理函数的操作
线程启动的最后一道防线
// SEH7.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
DWORD WINAPI ThreadProc(LPVOID lpParam)
{
int i = 1;
return 0;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, NULL);
getchar();
return 0;
可以发现线程也是从kernel32.dll开始的
然后跟进调用
可以发现还是注册了一个异常处理函数
还是去IDA里面看BaseThreadStart函数，发现也注册了一个SEH异常的函数
UnhandledExceptionFilter
相当于编译器为我们生成了一段伪代码
__try
{
}
__except(UnhandledExceptionFilter(GetExceptionInformation())
{
//终止线程
//终止进程
}
只有程序被调试时，才会存在未处理异常
UnhandledExceptionFilter的执行流程：
1) 通过NtQueryInformationProcess查询当前进程是否正在被调试，如果是，返回EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH，此时会进入第二轮分发
2) 如果没有被调试：
查询是否通过SetUnhandledExceptionFilter注册处理函数 如果有就调用
如果没有通过SetUnhandledExceptionFilter注册处理函数 弹出窗口 让用户选择终止程序还是启动即时调试器
如果用户没有启用即时调试器，那么该函数返回EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER
SetUnhandledExceptionFilter
如果没有通过SetUnhandledExceptionFilter注册异常处理函数，则程序崩溃
测试代码如下，我自己构造一个异常处理函数callback并用SetUnhandledExceptionFilter注册，构造一个除0异常，当没有被调试的时候就会调用callback处理异常，然后继续正常运行，如果被调试则不会修复异常，因为这是最后一道防线，就会直接退出，起到反调试的效果
// SEH7.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
long _stdcall callback(_EXCEPTION_POINTERS* excp)
{
excp->ContextRecord->Ecx = 1;
return EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
SetUnhandledExceptionFilter(callback);
_asm
{
xor edx,edx
xor ecx,ecx
mov eax,0x10
idiv ecx
}
printf("Run again!");
getchar();
return 0;
}
直接启动可以正常运行
使用od打开则直接退出
KiUserExceptionDispatcher
只有当前程序处于调试的时候才可能产生未处理异常
1) 调用RtlDispatchException 查找并执行异常处理函数
2) 如果RtlDispatchException返回真,调用ZwContinue再次进入0环，但线程再次返回3环时，会从修正后的位置开始执行。
3) 如果RtlDispatchException返回假,调用ZwRaiseException进行第二轮异常分发
(参见KiUserExceptionDispatcher代码)
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