0x0 基础知识

PE文件头的结构有两种，分别对应32位的程序和64位的程序，它们的差异在于扩展PE头的结构

顺着 DOS 头中的 e_lfanew，我们很容易可以找到 NT头，这个才是 32/64位PE文件中最有用的头，定义如下:

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER32 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS32, *PIMAGE_NT_HEADERS32;

typedef struct _IMAGE_NT_HEADERS64 {
    DWORD Signature;
    IMAGE_FILE_HEADER FileHeader;
    IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 OptionalHeader;
} IMAGE_NT_HEADERS64, *PIMAGE_NT_HEADERS64;

下图是一张真实的 PE文件头结构 以及其 各个域的取值 ：

00 Signature ( 签名 )

类似于 DOS头中的 e_magic，其高16位是0，低16是0x4550，用字符表示是 ‘PE‘ 。

01 PE 头 之 标准PE头

IMAGE_FILE_HEADER 结构体定义

// 20 Bytes
typedef struct _IMAGE_FILE_HEADER {
    WORD    Machine;
    WORD    NumberOfSections;
    DWORD   TimeDateStamp;
    DWORD   PointerToSymbolTable;
    DWORD   NumberOfSymbols;
    WORD    SizeOfOptionalHeader;
    WORD    Characteristics;
} IMAGE_FILE_HEADER, *PIMAGE_FILE_HEADER;

IMAGE_FILE_HEADER 成员详情

IMAGE_FILE_HEADER 每个域的具体含义

• Machine：该文件的运行平台，是 x86、x64 还是 I64 等等，可以是下面值里的某一个。

#define IMAGE_FILE_MACHINE_UNKNOWN           0
#define IMAGE_FILE_MACHINE_I386              0x014c  // Intel 386.
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R3000             0x0162  // MIPS little-endian, 0x160 big-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R4000             0x0166  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_R10000            0x0168  // MIPS little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_WCEMIPSV2         0x0169  // MIPS little-endian WCE v2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA             0x0184  // Alpha_AXP
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3               0x01a2  // SH3 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3DSP            0x01a3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH3E              0x01a4  // SH3E little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH4               0x01a6  // SH4 little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_SH5               0x01a8  // SH5
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ARM               0x01c0  // ARM Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_THUMB             0x01c2
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AM33              0x01d3
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPC           0x01F0  // IBM PowerPC Little-Endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_POWERPCFP         0x01f1
#define IMAGE_FILE_MACHINE_IA64              0x0200  // Intel 64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPS16            0x0266  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64           0x0284  // ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU           0x0366  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_MIPSFPU16         0x0466  // MIPS
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AXP64             IMAGE_FILE_MACHINE_ALPHA64
#define IMAGE_FILE_MACHINE_TRICORE           0x0520  // Infineon
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEF               0x0CEF
#define IMAGE_FILE_MACHINE_EBC               0x0EBC  // EFI Byte Code
#define IMAGE_FILE_MACHINE_AMD64             0x8664  // AMD64 (K8)
#define IMAGE_FILE_MACHINE_M32R              0x9041  // M32R little-endian
#define IMAGE_FILE_MACHINE_CEE               0xC0EE

• NumberOfSections： 该PE文件中有多少个节，也就是节表中的项数。
• TimeDateStamp： PE文件的创建时间，一般有连接器填写。
• PointerToSymbolTable： COFF文件符号表在文件中的偏移。
• NumberOfSymbols： 符号表的数量。
• SizeOfOptionalHeader： 紧随其后的可选头的大小。
• Characteristics： 可执行文件的属性，可以是下面这些值按位相或。

#define IMAGE_FILE_RELOCS_STRIPPED           0x0001  // Relocation info stripped from file.
#define IMAGE_FILE_EXECUTABLE_IMAGE          0x0002  // File is executable  (i.e. no unresolved externel references).
#define IMAGE_FILE_LINE_NUMS_STRIPPED        0x0004  // Line nunbers stripped from file.
#define IMAGE_FILE_LOCAL_SYMS_STRIPPED       0x0008  // Local symbols stripped from file.
#define IMAGE_FILE_AGGRESIVE_WS_TRIM         0x0010  // Agressively trim working set
#define IMAGE_FILE_LARGE_ADDRESS_AWARE       0x0020  // App can handle >2gb addresses
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_LO         0x0080  // Bytes of machine word are reversed.
#define IMAGE_FILE_32BIT_MACHINE             0x0100  // 32 bit word machine.
#define IMAGE_FILE_DEBUG_STRIPPED            0x0200  // Debugging info stripped from file in .DBG file
#define IMAGE_FILE_REMOVABLE_RUN_FROM_SWAP   0x0400  // If Image is on removable media, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_NET_RUN_FROM_SWAP         0x0800  // If Image is on Net, copy and run from the swap file.
#define IMAGE_FILE_SYSTEM                    0x1000  // System File.
#define IMAGE_FILE_DLL                       0x2000  // File is a DLL.
#define IMAGE_FILE_UP_SYSTEM_ONLY            0x4000  // File should only be run on a UP machine
#define IMAGE_FILE_BYTES_REVERSED_HI         0x8000  // Bytes of machine word are reversed.

02 PE 头 之 拓展PE头

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {
    WORD    Magic;
    BYTE    MajorLinkerVersion;
    BYTE    MinorLinkerVersion;
    DWORD   SizeOfCode;
    DWORD   SizeOfInitializedData;
    DWORD   SizeOfUninitializedData;
    DWORD   AddressOfEntryPoint;
    DWORD   BaseOfCode;
    DWORD   BaseOfData;
    DWORD   ImageBase;
    DWORD   SectionAlignment;
    DWORD   FileAlignment;
    WORD    MajorOperatingSystemVersion;
    WORD    MinorOperatingSystemVersion;
    WORD    MajorImageVersion;
    WORD    MinorImageVersion;
    WORD    MajorSubsystemVersion;
    WORD    MinorSubsystemVersion;
    DWORD   Win32VersionValue;
    DWORD   SizeOfImage;
    DWORD   SizeOfHeaders;
    DWORD   CheckSum;
    WORD    Subsystem;
    WORD    DllCharacteristics;
    DWORD   SizeOfStackReserve;
    DWORD   SizeOfStackCommit;
    DWORD   SizeOfHeapReserve;
    DWORD   SizeOfHeapCommit;
    DWORD   LoaderFlags;
    DWORD   NumberOfRvaAndSizes;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER64 {
    WORD        Magic;
    BYTE        MajorLinkerVersion;
    BYTE        MinorLinkerVersion;
    DWORD       SizeOfCode;
    DWORD       SizeOfInitializedData;
    DWORD       SizeOfUninitializedData;
    DWORD       AddressOfEntryPoint;
    DWORD       BaseOfCode;
    ULONGLONG   ImageBase;
    DWORD       SectionAlignment;
    DWORD       FileAlignment;
    WORD        MajorOperatingSystemVersion;
    WORD        MinorOperatingSystemVersion;
    WORD        MajorImageVersion;
    WORD        MinorImageVersion;
    WORD        MajorSubsystemVersion;
    WORD        MinorSubsystemVersion;
    DWORD       Win32VersionValue;
    DWORD       SizeOfImage;
    DWORD       SizeOfHeaders;
    DWORD       CheckSum;
    WORD        Subsystem;
    WORD        DllCharacteristics;
    ULONGLONG   SizeOfStackReserve;
    ULONGLONG   SizeOfStackCommit;
    ULONGLONG   SizeOfHeapReserve;
    ULONGLONG   SizeOfHeapCommit;
    DWORD       LoaderFlags;
    DWORD       NumberOfRvaAndSizes;
    IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
} IMAGE_OPTIONAL_HEADER64, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER64;

_IMAGE_OPTIONAL_HEADER 成员详情

_IMAGE_OPTIONAL_HEADER 每个域的具体含义

• Magic：表示可选头的类型。

#define IMAGE_NT_OPTIONAL_HDR32_MAGIC      0x10b  // 32位PE可选头
#define IMAGE_NT_OPTIONAL_HDR64_MAGIC      0x20b  // 64位PE可选头
#define IMAGE_ROM_OPTIONAL_HDR_MAGIC       0x107

• MajorLinkerVersion 和 MinorLinkerVersion：链接器的版本号。
• SizeOfCode：代码段的长度，如果有多个代码段，则是代码段长度的总和。
• SizeOfInitializedData：初始化的数据长度。
• SizeOfUninitializedData：未初始化的数据长度。
• AddressOfEntryPoint：程序入口的 RVA，对于exe这个地址可以理解为WinMain的RVA。对于DLL，这个地址可以理解为DllMain的RVA，如果是驱动程序，可以理解为DriverEntry的RVA。当然，实际上入口点并非是WinMain，DllMain和DriverEntry，在这些函数之前还有一系列初始化要完成，当然，这些不是本文的重点。
• BaseOfCode：代码段起始地址的RVA。
• BaseOfData：数据段起始地址的RVA。
• ImageBase：映象(加载到内存中的PE文件)的基地址，这个基地址是建议，对于DLL来说，如果无法加载到这个地址，系统会自动为其选择地址。
• SectionAlignment：内存对齐，节对齐，PE中的节被加载到内存时会按照这个域指定的值来对齐，比如这个值是0x1000，那么每个节的起始地址的低12位都为0。
• FileAlignment：文件对齐，节在文件中按此值对齐，SectionAlignment必须大于或等于FileAlignment。
• MajorOperatingSystemVersion、MinorOperatingSystemVersion：所需操作系统的版本号，随着操作系统版本越来越多，这个好像不是那么重要了。
• MajorImageVersion、MinorImageVersion：映象的版本号，这个是开发者自己指定的，由连接器填写。
• MajorSubsystemVersion、MinorSubsystemVersion：所需子系统版本号。
• Win32VersionValue：保留，必须为0。
• SizeOfImage：映象的大小，PE文件加载到内存中空间是连续的，这个值指定占用虚拟空间的大小。
• SizeOfHeaders：所有文件头(包括节表)的大小，这个值是以FileAlignment对齐的。
• CheckSum：映象文件的校验和。
• Subsystem：运行该PE文件所需的子系统，可以是下面定义中的某一个：

#define IMAGE_SUBSYSTEM_UNKNOWN              0   // Unknown subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE               1   // Image doesn't require a subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_GUI          2   // Image runs in the Windows GUI subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CUI          3   // Image runs in the Windows character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_OS2_CUI              5   // image runs in the OS/2 character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_POSIX_CUI            7   // image runs in the Posix character subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_NATIVE_WINDOWS       8   // image is a native Win9x driver.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_CE_GUI       9   // Image runs in the Windows CE subsystem.
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_APPLICATION      10  //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_BOOT_SERVICE_DRIVER  11   //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_RUNTIME_DRIVER   12  //
#define IMAGE_SUBSYSTEM_EFI_ROM              13
#define IMAGE_SUBSYSTEM_XBOX                 14
#define IMAGE_SUBSYSTEM_WINDOWS_BOOT_APPLICATION 16
DllCharacteristics：DLL的文件属性，只对DLL文件有效，可以是下面定义中某些的组合：
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_DYNAMIC_BASE 0x0040     // DLL can move.
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_FORCE_INTEGRITY    0x0080     // Code Integrity Image
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NX_COMPAT    0x0100     // Image is NX compatible
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NO_ISOLATION 0x0200     // Image understands isolation and doesn't want it
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NO_SEH       0x0400     // Image does not use SEH.  No SE handler may reside in this image
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_NO_BIND      0x0800     // Do not bind this image.
//                                            0x1000     // Reserved.
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_WDM_DRIVER   0x2000     // Driver uses WDM model
//                                            0x4000     // Reserved.
#define IMAGE_DLLCHARACTERISTICS_TERMINAL_SERVER_AWARE     0x8000

• SizeOfStackReserve：运行时为每个线程栈保留内存的大小。
• SizeOfStackCommit：运行时每个线程栈初始占用内存大小。
• SizeOfHeapReserve：运行时为进程堆保留内存大小。
• SizeOfHeapCommit：运行时进程堆初始占用内存大小。
• LoaderFlags：保留，必须为0。
• NumberOfRvaAndSizes：数据目录的项数，即下面这个数组的项数。
• DataDirectory：数据目录，这是一个数组，数组的项定义如下：

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
    DWORD   VirtualAddress;   //  VirtualAddress：是一个RVA。
    DWORD   Size;             //  Size：是一个大小。
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXPORT          0   // Export Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IMPORT          1   // Import Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_RESOURCE        2   // Resource Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_EXCEPTION       3   // Exception Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_SECURITY        4   // Security Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BASERELOC       5   // Base Relocation Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DEBUG           6   // Debug Directory
//      IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COPYRIGHT       7   // (X86 usage)
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_ARCHITECTURE    7   // Architecture Specific Data
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_GLOBALPTR       8   // RVA of GP
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_TLS             9   // TLS Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_LOAD_CONFIG    10   // Load Configuration Directory
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_BOUND_IMPORT   11   // Bound Import Directory in headers
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_IAT            12   // Import Address Table
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_DELAY_IMPORT   13   // Delay Load Import Descriptors
#define IMAGE_DIRECTORY_ENTRY_COM_DESCRIPTOR 14   // COM Runtime descriptor

0x1 实现代码