Python解析器源码加密系列之（二）：一次使用标准c的FILE*访问内存块的尝试

摘要：由于近期打算修改Python解释器以实现pyc文件的加密/解密，出于保密的要求，解密之后的数据只能放在内存中，不能写入到文件中。但是后续的解析pyc文件的代码又只能接受FILE*作为入参，所以就提出了一种把通过FILE*来访问内存的需求，下文是针对这个需求的几个方面的尝试及其结论。

以下尝试的前提是：Win7 + VS2010.

在vc中，FILE其实就是_iobuf，定义如下：

struct _iobuf {
        char *_ptr;     //文件输入的下一个位置
        int   _cnt;     //当前缓冲区的相对位置
        char *_base;    //指基础位置(应该是文件的其始位置)
        int   _flag;    //文件标志
        int   _file;    //文件的有效性验证
        int   _charbuf; //检查缓冲区状况,如果无缓冲区则不读取
        int   _bufsiz;  //文件的大小
        char *_tmpfname;//临时文件名
        };
typedef struct _iobuf FILE;

本文尝试了以下两种方法：

一、如何通过FILE*访问内存块，尝试1：_open_osfhandle()， 失败

其思路就是将解密之后的内容放入到内存映射文件中（实际上是一个句柄），然后把内存映射文件转换为FILE*，

网上有一个这方面的帖子（如何通过FILE*操作内存文件?http://www.cppblog.com/mythma/archive/2005/10/15/681.html）。这个想法的核心是通过将一个内存映射文件的windows句柄（HANDLE）转换为一个标准C的FILE*,有一个这方面的函数（_open_osfhandle）但是这个方法之对普通文件的HANDLE有效，对内存映射文件的HANDLE是无效的.

下面是实验代码：

#include "stdafx.h"
#include "TestMemFile.h"
#include <io.h>
#include <fcntl.h>
#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#endif

// 唯一的应用程序对象

CWinApp theApp;
using namespace std;

HANDLE CreateMMapFileFromMem()
{
    TCHAR* MF_NAME = _T("MF_FILE_NAME_TEST");
    int MF_SIZE = *;
    std::cout<<"create a mem map file from mem"<<std::endl;
    return CreateFileMapping(INVALID_HANDLE_VALUE,
        NULL, PAGE_READWRITE, ,
        MF_SIZE, MF_NAME);
}

HANDLE CreateMMapFileFromFile()
{
    std::cout<<"create a normal file"<<std::endl;
    //这里我事先已经在D盘创建好文件，并且内容是字符 aaa
    HANDLE hFile = CreateFile(L"D:\\TestMemMapFile.txt", GENERIC_READ, FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_ALWAYS, NULL, NULL);
    return hFile;
}

/*一个用于创建内存映射文件的函数指针*/

typedef HANDLE (*CREATE_FILE_HANDLE)(void);

void TestConvertHANDLEToFILEPtr(CREATE_FILE_HANDLE lpCreateFile)
{
    HANDLE hFile = lpCreateFile();
    if(hFile == nullptr)
    {
        std::cout<<"create file failed."<<std::endl;
        return;
    }
    int hfd = _open_osfhandle((intptr_t)hFile, _O_RDONLY);

    if(hfd == -)
    {
        std::cout<<"convert File HANDLE to FILE* failed."<<std::endl;
        CloseHandle(hFile);
        return;
    }
    std::cout<<"convert File HANDLE to FILE*  success. "<<std::endl;
    FILE* fd = _fdopen(hfd,"r");
    char c = getc(fd);
    std::cout<<"use getc(fd) to read a char from converted fd success, the char value is :" << c << std::endl;
    fclose((FILE*)fd);
}

int _tmain(int argc, TCHAR* argv[], TCHAR* envp[])

{
    int nRetCode = ;
    HMODULE hModule = ::GetModuleHandle(NULL);
    if (hModule != NULL)
    {
        // 初始化 MFC 并在失败时显示错误
        if (!AfxWinInit(hModule, NULL, ::GetCommandLine(), ))
        {
            // TODO: 更改错误代码以符合您的需要
            _tprintf(_T("错误: MFC 初始化失败\n"));
            nRetCode = ;
        }
        else
        {
        // TODO: 在此处为应用程序的行为编写代码。
            TestConvertHANDLEToFILEPtr(CreateMMapFileFromMem);
            TestConvertHANDLEToFILEPtr(CreateMMapFileFromFile);
        }
    }
    else
    {
        // TODO: 更改错误代码以符合您的需要
        _tprintf(_T("错误: GetModuleHandle 失败\n"));
        nRetCode = ;
    }
    return nRetCode;

}

输出结果如下：

二、如何通过FILE*访问内存块，尝试2：查找开源的类似fopen的实现函数

感觉我这种需求应该不算特殊，肯定有其他人和我有类似的需求。

既然标准c的库中没有接受byte[] 参数作为入参的重载版本，那么会不会有一些相关的开源实现呢？

用bing找到一篇和我类似需求的帖子，通过_iobuf关键字找到的：http://bytes.com/topic/c/answers/217166-typedef-struct-_iobuf-file

该楼主的大致需求也是想要用一个库，但是这个库的入参只接受FILE*作为，而他能够提供的内容都是基于内存的，不想使用磁盘文件作为中转。在这篇帖子找到了一个有人提到了fmemopen，funopen之类的类似fopen实现，他们可以接受byte[]为入参，然后返回一个FILE*。可惜的是，这些都只有linux版本，windows没有对应实现。我一直在想是不是要自己去包装一个，考虑到c库的复杂性，还是没法鼓起这个勇气。

三、如何通过FILE*访问内存块，尝试3：使用tmpfile_s()

上面之所以想要把内存转换为FILE*来使用，是因为觉得如果把解密之后的pyc文件临时放到内存中，有心人就可以直接把这个文件扒出来，然后反编译，那么有一种文件能够让人找不到路径，那实际上也能够达成目标。而tmpfile()可能就是这么一种潜在的方法。关于tmpfile()的各种实验，请参考：我的另一篇博文：

标准c的tmpfile()、tmpfile_s()生成的临时文件究竟放在哪里了？（http://www.cnblogs.com/strinkbug/p/where_is_the_filepath_which_created_by_tmpfile_of_c.html  ），关于tmpfile研究的结果就是，window上，用tmpfile创建的文件，在磁盘上找不到对应的文件（虽然我也不太相信，但是确实没找到），所以使用tmpfile来创建FILE*可以部分的达到保密的目的。

四 结论

综上，没有找到可以在windows上直接把内粗块（比如byte[]）的方法，linux上倒是有fmemopen之类的实现。考虑到tmpfile文件的隐蔽性，最终是选择使用tmpfile来实现我们的保密目的。

那么后续我就只要把python的pyc文件先解密，然后写入到tmpfile创建的临时文件FILE*中，然后再把这个FILE*往后传。

本系列还有：

Python解析器源码加密系列之（一）：标准c的tmpfile()、tmpfile_s()生成的临时文件究竟放在哪里了？