在 Go 语言中使用猴子补丁

最近写单元测试多亏了这个 monkey 包，昨天看到了官方的原理介绍，很受启发，翻译出来大伙一起看看。

Go 语言中函数值如何工作

运行时替换函数

封装到库中

结论

很多人认为猴子补丁（Amonkey patchis a way for a program to extend or modify supporting system software locally (affecting only the running instance of the program). 指可以在运行时动态修改或扩展程序的一种方法）是那些东西语言，比如 Ruby 和 Python 才有的东西。这并不对，计算机知识愚蠢的机器而我们总能让他们按照我们的想法工作！让我们来看看 Go 的函数如何工作，再看看我们如何在运行时修改它们。这篇文章将会使用 Intel 的汇编语法，所以我假设你了解过它或者在阅读的过程中参考官方文档。

如果你对猴子补丁的原理没有兴趣，只想使用猴子补丁，可以直接移步到代码仓库。

看看下面的代码反编译之后的结果：

编译完成后通过Hopper查看，上面的代码将会展示下面的汇编代码：

我将参考屏幕左侧显示的各种指令的地址。

我们的代码从过程开始，指令 0x2010 到 0x2026 初始化了栈。你可以参考这些扩展阅读，下面的文章将会忽略那些代码。

0x202a 行调用了函数，0x2000 行简单得把 0x1 压入栈返回。0x202f 到 0x2037 行把值传给了。

够简单了！现在咱们一起看看 Go 里面的函数值是如何实现的。

Go 语言中函数值如何工作

看下面的代码：

在第11行把赋值给了，这就意味着调用将会调用。接下来用包读取出存在里面的值。如果你是有 C 语言背景的程序员你可能会认为简单得把指向函数的指针打印出来将会得到 0x2000（就是上面汇编里面看到的地址）。当我运行上面的代码得到了 0x102c38，这个地址相差了十万八千里！反编译后，这是第11行的代码：

这里引用了，我们看看那个位置，可以发现：

啊哈！在 0x102c38 并且包含值 0x2000，它正好是的地址。看起来并不是指向函数的指针，而是指向函数的指针的指针。让我们修改代码证实：

和我们期望的一样，将会打印 0x2000。在这里我们也能找到一些线索。Go 语言的函数值包含了额外的信息，这是闭包和丙丁实例实现的方式。

接下来看看调用函数值的实现。把代码改成下面这样，给赋值之后调用它。

反编译后可以得到下面的结果：

加载到寄存器里，然后把寄存器指向的地址存入里，最后调用。函数的地址值总是会加载到寄存器里面，当代码调用的时候可以用来加载一些可能会用到的额外信息。这里的额外信息是指向绑定的实例和匿名函数闭包的指针。如果你想了解更多我建议你深入研究一下反编译代码！

让我们用新的知识实现 Go 语言里面的猴子补丁。

运行时替换函数

我们是想实现的是让下面的代码打印出来2:

如何实现?我们需要修改函数，让它跳转到的代码，跳过执行它自己的代码。实际上，我们需要通过这种方法来实现替换，加载函数到寄存器，然后执行时跳转到上面。

我在汇编代码旁边附上了相应的机器码（你可以用这种在线汇编工具来模拟测试）。编写一个生成上面汇编代码的函数就很简单了，类似于下面这样：

这样就能把的函数体指向了！下面的代码尝试复制机器代码到函数题上。

运行上面的代码并不会工作，结果会是 segementation fault 段错误。这是因为加载后的二进制文件默认不允许修改。我们可以使用系统调用来关掉这个保护，这个最终版的代码终于可以像期望的那样，通过调用替换后的函数来打印出来 2。

封装到库中

我把上面的代码封装到了一个易用的库中。它支持32位，关闭补丁，对实例打方法补丁。我在 README 中写了一些例子。

结论

有志者事竟成！我们可以在运行时修改程序了，它能让我们做一些很酷的事情，例如猴子补丁。

我希望你读了本文之后能有所收获，我玩得很开心！

Hacker News：https://news.ycombinator.com/item?id=9290917

Reddit：https://github.com/bouk/monkey/blob/master/README.md

原文地址：http://bouk.co/blog/monkey-patching-in-go