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深入理解Mach-O：揭秘__PAGEZERO段的奥秘

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iOS逆向学习之九（深入研究Mach-O结构）

Mach-O，全称Mac OS X Object，是一种用于macOS、iOS、watchOS和tvOS系统的可执行文件格式。它最初是由NeXTSTEP开发的，后来被苹果公司采用为其操作系统。Mach-O格式基于Mach虚拟内存系统，该系统于1985年由卡内基梅隆大学开发。

Mach-O文件包含代码、数据和元数据，这些元数据是操作系统加载和执行文件所需的信息。Mach-O文件分为多个段，每一段都有自己的目的。以下是最重要的段：

  • __TEXT段： 包含代码段。
  • __DATA段： 包含已初始化的数据段。
  • __DATA_CONST段： 包含未初始化的数据段。
  • __OBJC段： 包含Objective-C对象段。
  • __PAGEZERO段： 包含用于加载文件的页面零（页面零是虚拟内存中每个进程的第一个页面）。

PAGEZERO段的结构

__PAGEZERO段是一个可选段，它只存在于动态链接库（dylib）和可执行文件中。它的作用是将文件加载到虚拟内存中。__PAGEZERO段由以下部分组成：

  • PAGEZERO 段头： 包含段的元数据，例如大小和位置。
  • 数据区： 包含用于加载文件的实际数据。
  • 指令区： 包含用于加载文件的指令。

File Offset 和 File Size

File Offset 表示当前__PAGEZERO段在Mach-O文件中的位置。File Size 表示__PAGEZERO段在Mach-O文件中的大小，此处File Size为0表示在Mach-O文件中并没有__PAGEZERO段，在Mach-O文件被加载进虚拟内存中，才会创建__PAGEZERO段。

加载__PAGEZERO段

当一个Mach-O文件被加载到虚拟内存中时，首先会加载__PAGEZERO段。__PAGEZERO段中的指令区包含用于加载文件的指令。这些指令将执行以下操作：

  • 将数据区中的数据复制到正确的内存位置。
  • 将代码段中的代码复制到正确的内存位置。
  • 将其他段的元数据复制到正确的内存位置。

一旦__PAGEZERO段被加载，它就可以被操作系统使用了。__PAGEZERO段通常在文件被加载后会被释放。

结论

__PAGEZERO段是Mach-O文件中的一个重要部分，它用于将文件加载到虚拟内存中。了解__PAGEZERO段的结构和功能对于逆向工程师理解Mach-O文件的工作原理至关重要。

参考文献