从应用层到MCU,看Windows处理键盘输入 [1.在应用层调试Notepad.exe (按键消费者)]
创始人
2025-05-31 23:22:40
0

文本编辑器/文本编辑框是应用层常见的键盘处理程序。微软泄露的WinXP源码下有文本编辑器Notepad的实现:

Microsoft_leaked_source_code\nt5src\Source\XPSP1\NT\shell\osshell\accesory\notepad

文本编辑器的实现并不复杂,微软又(被迫)提供了Sample,因此本文就不重复造轮子了。本文从调试器的角度观察Notepad.exe如何消费键盘按键.

  1. Notepad接收WM_CHAR

首先评估一下调试Notepad.exe的难易程度(虽然有源码,我还是装作没有):

无壳且看着像是C++编译器生成

Notepad.exe属于标准的Windows窗口程序

既然猜测Notepad.exe是标准的窗口程序,那它一定按窗口程序的模板(如下)处理窗口消息,而作为键盘按键的消费者,WM_CHAR等按键消息亦包含其中:

    while (GetMessage((LPMSG)&msg, (HWND)NULL, 0, 0)){if (TranslateAccelerator(hwndNP, hAccel, (LPMSG)&msg) == 0){TranslateMessage ((LPMSG)&msg);DispatchMessage ((LPMSG)&msg);}}

在跟踪消费者WM_CHAR的行为前,先要从茫茫众消息(窗体消息中有大量的鼠标移动的消息干扰分析)中筛选出WM_CHAR,思路如下:

  1. 定位GetMessage API;

  1. 分析GetMessage返回的消息,筛选出WM_CHAR消息;

下面看我分步实现上述思路:

  1. 定位GetMessage API。

先用IDA和windbg查找并定位Notepad.exe调用GetMessage API的身影:

根据IDA分析,Notepad.exe在WinMain中进行消息循环

0:001> x notepad!*main* ;先找符号winMain,再找GetMessage调用处
00007ff7`e4d0ad6c NOTEPAD!wWinMain ()0:001> uf NOTEPAD!wWinMain 
00007ff7`e4d0b010 488d4d0f        lea     rcx,[rbp+0Fh] ;<--获得窗体消息msg变量的地址
00007ff7`e4d0b014 4533c0          xor     r8d,r8d
00007ff7`e4d0b017 33d2            xor     edx,edx
00007ff7`e4d0b019 48ff1500bc0100  call    qword ptr [NOTEPAD!_imp_GetMessageW (00007ff7`e4d26c20)]
00007ff7`e4d0b020 0f1f440000      nop     dword ptr [rax+rax]
00007ff7`e4d0b025 85c0            test    eax,eax

简单说明上面windbg的输出:

L5处:GetMessage需要4个参数,参数1传入窗体消息MSG msg的地址。而我的OS是64位系统,所以Notepad.exe也是64位程序。64位程序依次通过rcx/rdx/r8/r9传入函数的前4个参数;

L9处:GetMessage已经返回,在此处下断点,查看MSG msg栈变量就可以获得窗体消息。

  1. 分析GetMessage返回的消息消息,筛选出WM_CHAR消息

为了使windbg能正确解析各个成员变量,需要明确告知windbg从GetMessage返回的窗体消息是个MSG结构体。MSG定义在combase.dll中:

0:001> dt combase!MSG+0x000 hwnd             : Ptr64 HWND__+0x008 message          : Uint4B+0x010 wParam           : Uint8B+0x018 lParam           : Int8B+0x020 time             : Uint4B+0x024 pt               : tagPOINT

在GetMessage返回处下断点,windbg停下后解析MSG内容:

0:001> bp 00007ff7`e4d0b020
0:001> g
Breakpoint 0 hit0:000> dt combase!MSG [rbp+f]+0x000 hwnd             : 0x00000000`001001fe HWND__+0x008 message          : 0xf+0x010 wParam           : 0+0x018 lParam           : 0n0+0x020 time             : 0xaa1dbe+0x024 pt               : tagPOINT

其中:

L6处为窗口句柄,这和前面Spy++获得的窗口句柄值一致

L7处为消息类型,值0x0f对应WM_PAINT

#define WM_SETTEXT                      0x000C
#define WM_GETTEXT                      0x000D
#define WM_GETTEXTLENGTH                0x000E
#define WM_PAINT                        0x000F
#define WM_CLOSE                        0x0010

修改一下前面的断点,让它变为条件断点(条件断点略复杂,请移步windbg设置条件断点),每当Notepad.exe中按键,windbg打印WM_CHAR:

0:001> bp 00007ff7`e4d0b020 ".block{r @$t0=poi(rbp+0xf+0x08);.if(@$t0==0x102){.printf @\"WM_CHAR enter\";gc;};.else{gc;}}"
0:000> g
WM_CHAR enterWM_CHAR enter

随手在Notepad上输入几个字母,windbg艰难的吐出几个日志。效果挺好,就是挺卡的

  1. Notepad处理WM_CHAR/显示输出

Notepad.exe以文件映射的方式实现文本读写,它会将收到的按键内容暂存在所映射内存中,通过某种机制将这段内存内容显示在文本(文本编辑框)上。提一个问题,如果修改这段内存,是否导致最终文本内容被修改?以下面文本为例:

测试文本内容

  1. 验证Notepad是以文件映射的方式更新文本内容:

用Cheat Engine附加到Notepad进程,"Memory view"--Search--"Find memory"--在Find对话框中输入要查找的文本,同时勾选Unicode复选框输,即可在Cheat Engine中找到acpi.h中部分内容:

左框为文本的部分内容;右框为相应的内存映射的内容

至此,可以确定Notepad.exe的内容被映射的内存块。

(PS:其实用windbg在内存映射中搜索指定字符串,也可以取得相同结果。然而第一次尝试搜索时我以ansi字符串的方式搜索,没有找到该字符,疑惑中改用Cheat Engine)

0:003> s -u 0x20181900000 L?100000 "State" #windbg 搜索指定Unicode string

windbg的搜索结果

借用前面搜索指定字符串的输出结果,可以确定文本内容被映射到内存地址:0000020181967050。

#搜索acpi.h文件中第一行文字,确定所在的内存起始地址:
0:001> s -u 0x20181900000 L?100000 "typedef struct _GAS_20 {"
00000201`81967050  0074 0079 0070 0065 0064 0065 0066 0020  t.y.p.e.d.e.f. .
#以Unicode字符串形式打印起始地址的内容:
0:001> du 00000201`81967050
00000201`81967050  "typedef struct _GAS_20 {..    UI"
00000201`81967090  "NT8...AddrSpcID;          //The "
00000201`819670d0  "address space where the data str"
00000201`81967110  "ucture or register exists...    "
00000201`81967150  "                                "
00000201`81967190  "//Defined values are above      "
00000201`819671d0  "                                "
00000201`81967210  "      ..    UINT8...RegBitWidth;"
00000201`81967250  "..//The size in bits of the give"
00000201`81967290  "n register. ...........//When ad"
00000201`819672d0  "dressing a data structure, this "
00000201`81967310  "field must be zero...    UINT8.."

我们尝试修改该内存块,如果修改内存后直接会反应到文本上,那么可以证明Notepad确实通过内存映射的方式访问文件。

修改前我们再核对一下acpi.h的面貌,因为待会马上要整容了:

测试文本原始内容

#以Unicode string方式修改内存
0:004> eu 0x20181967050    "I don't know what to write"
#查看修改结果
0:004> du 0x20181967050    
00000201`81967050  "I don't know what to write    UI"
00000201`81967090  "NT8...AddrSpcID;          //The "
00000201`819670d0  "address space where the data str"
00000201`81967110  "ucture or register exists...    "

测试文本修改后的内容

由此,证明了我的猜想。

  1. 链接键盘输入和显示输出过程

上一节提出了一个问题:Notepad通过某种机制将这段内存内容显示在文本(文本编辑框)上。这一节简单的回答这个问题。

a.输入端:Notepad接收到WM_CHAR消息后,通过DispatchMessage,将消息传给文本编辑框句柄hwndEdit(为什么hwndEdit就是文本编辑框的句柄?这个可以参考张银奎老师的《格蠹汇编》一书);

b.hwndEdit所在窗体的Callback处理WM_CHAR,将键盘消息插入到内存映射所对应的Unicode String的恰当位置;

c.输出端:由hwndEdit调用SetDlgItemText将Unicode String显示到Notepad.exe对应的文本编辑框。Notepad源码通过下列方式,从hwndEdit窗口句柄获得文本内容:

    hEText= (HANDLE) SendMessage( hwndEdit, EM_GETHANDLE, 0, 0 ); //获得文本句柄if( !hEText )  // silently return if we can't get it{return( bStatus );}pStart= LocalLock( hEText ); //获得文本

本文完,下一篇将从应用层进入驱动层,看下i8042.sys怎么处理键盘按键

相关内容

热门资讯

王凤英入职小鹏3年终获股权,此... 5月7日消息,小鹏汽车披露的监管及年报信息显示,公司总裁王凤英已正式进入股东名册,入职小鹏3年后股权...
五块钱红酒卖断货,便宜红酒为何... 最近一段时间,中国的酒类消费市场可以说是显得格外奇怪,一方面,各种高端酒特别是白酒的消费量出现了明显...
财联社C50风向指数调查:4月... 财联社5月8日讯(记者 夏淑媛)新一期财联社“C50风向指数”结果显示,市场机构对4月新增人民币贷款...
央视硬刚国际足联拒掏20亿,背... 作者| 史大郎&猫哥 来源| 是史大郎&大猫财经Pro 央视这次太刚了,离世界杯开幕还有1个月,死活...
新CEO上任直接放大招!Air... 快科技5月8日消息,苹果即将上任的CEO John Ternus对未来一系列新产品充满信心,称这些设...
“特朗普拟邀英伟达、波音等CE... 据路透社当地时间5月7日报道,特朗普政府正邀请英伟达、苹果、埃克森美孚、波音等大公司首席执行官,于下...
世界杯,还能看到直播吗? 2026年美加墨世界杯距离开幕,仅剩一个多月时间。多方信息显示,中央广播电视总台(以下简称“央视”)...
机构警告AI芯片热潮风险,超威... 5月7日,据央视财经,隔夜超威半导体公司(AMD)股价飙升近19%,带动AI芯片热潮持续升温。AMD...
银行员工转走储户1800万最新... 银行员工转走储户1800万最新进展:2名储户已收到银行全部款项
原创 中... 1994年,安徽省的经济格局曾发生过一次戏剧性的转折。在那一年,一座名为安庆的城市,其国内生产总值(...
昆都仑区:政策“蓄力”消费焕新 “一台5000多元的空调,叠加‘国补’和商场的以旧换新活动,能优惠1000元左右,旧机还能免费上门拆...
乐悦置业竞得佛山顺德乐从镇一商... 观点网讯:5月6日,佛山市顺德区乐从镇一商业地块成功出让,由广东省乐悦置业有限公司竞得,乐从南区·邻...
原创 亦... 《爱情没有神话》这部剧,一开始的命运颇为多舛,经历了几次撤档的波折后,终于在观众面前亮相,但其首播的...
美联储34年最大分歧叠加油价飙... 美联储按预期维持利率不变,但内部出现34年来最严重分歧,叠加布油创2022年6月以来新高,美债遭抛售...
支付宝消费券回收后,资金是否支... 摘要: 支付宝消费券回收变现后,资金能否直接转入信用卡?本文解答到账方式的相关规则,帮助用户了解资金...
中医介绍5个化痰穴位!收藏这篇... 很多人忽略了“痰”的危害,觉得咳几下就没事,殊不知,肺里的痰长期堆积,只会一步步加重身体负担。 中医...
黄金平台“杰我睿”涉嫌经济犯罪... 红星资本局5月7日消息,深圳水贝知名金店“杰我睿”兑付困难事件有了新进展。日前,深圳市公安局罗湖分局...
多地出台购房新政促楼市升温 记... 今年的“五一”假期,伴随着多个城市楼市新政密集落地,在叠加市场信心持续修复的作用下,房地产市场热度持...
谁是五一“吸金王”?这5座城市... 来源:市场资讯 (来源:21城市观) 哪座城市成为“五一”假期的大赢家? 图源:摄图网 作者|赵晓...
“低招低裁”格局稳固劳动力市场... 智通财经APP获悉,美国上周初请失业金人数在经历前一周回落至近几十年来最低水平后出现小幅反弹,表明尽...