回调内存访问？答案

【问题标题】：Callback on memory access?回调内存访问？
【发布时间】：2011-09-06 20:58:16
【问题描述】：

当内存被访问（读取或写入）时，是否存在分配一些内存并进行某种回调（无论是指向函数还是信号的指针）的方法？

例如，如果我说分配 1mb 的内存，我希望有一种方法可以在访问任何 1mb 时调用函数。

我正在开发的平台是 x86 Linux，使用 C/C++ 编写。

【问题讨论】：

Possible to trap write to address (x86 - linux)的可能重复

标签： c++ c linux memory kernel

【解决方案1】：

是的，有。

使用 mprotect(2) 系统调用（请参阅：http://linux.die.net/man/2/mprotect）在页面上设置只读或不访问内存保护，并设置将在访问内存时调用的 SIGEGVsignal 处理程序。

请注意，一旦调用了信号处理程序，您将需要在信号处理程序中使用 mprotect 来实际允许内存访问，并且当您这样做时，您会在不知情的情况下打开一个窗口以访问内存，例如从一个不同的线程。这可能是也可能不是问题，具体取决于您的具体使用情况。

【讨论】：

是的，但这实际上不会阻止访问吗？我认为问题是如何知道访问，而不是如何阻止它。
您的程序会收到一个 SIGSEGV 信号。您可以捕获信号并使用 mprotect 更改内存保护以启用操作，当您从信号处理程序返回时，操作将自动成功，因为程序指针仍指向同一位置。这里隐藏了一个竞争条件，这可能是也可能不是问题。我已经编辑了答案以对此进行扩展。谢谢
@gby - 但是一旦您更改了权限 - 您将无法再跟踪它，因为具有相同权限的后续访问不会触发信号。所以这是一种一次性的事情，不是吗？
老实说，mprotect() 并没有被列为异步信号安全，所以以这种方式使用它可能会导致死锁理论上（如果 mprotects 尝试采取锁定在信号命中时已被占用的 C 库中）。在实践中，我怀疑 glibc/linux 下的 mprotect 不会采取任何此类锁定，但我没有对此进行验证。
您可以尝试在读取/写入数据到页面的指令之后修补代码，在此处放置断点（INT3）并在访问后恢复保护，而不是使用计时器。它不是防弹的（记住线程），但比计时器好得多。

【解决方案2】：

嗯....你可以设置一个缓冲区。您甚至可以使用分配设置一个数组。然后设置一个 if 语句，如果有任何东西篡改了该数组部分，例如，如果数组在索引处的默认值为 0，而现在它不是，则调用您想要执行的任何操作。

如果您希望发生很多事情，然后程序中断并响应该分配被篡改，请设置一个布尔值，当值更改时，该布尔值变为真，并发布一个函数来检查该布尔值.

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为没有这样的 API 可以做到这一点，直到您在分配的内存周围创建一个包装器对象，然后通过此包装器对象完成对内存的访问。然后这个包装器对象将能够看到对底层内存的所有访问。

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以使用您自己的“安全指针”类的版本，该类将包装分配的指针，顺便说一下，将实现取消引用运算符。但是，它需要使用它来进行分配。

以下几行：

// based on pretty standard auto_ptr
template <class T> class auto_ptr
{
    T* ptr;
public:
    explicit auto_ptr(T* p = 0) : ptr(p) {}
    ~auto_ptr()                 {delete ptr;}
    T& operator*()              {return *ptr;}   // <<--- add your stuff here
    T* operator->()             {return ptr;} // <<--- and here
    // .
};

【讨论】：