【Windows核心编程】如何知道程序运行中当前操作的内存地址范围，自己实现一个文件映射类
大部分人穷极一生都止步于自己的“陷阱”里，所以古人才有了破而后立的感悟！
问题来源
此问题源于对文件映射FileMapping的改造需求。我们知道FileMapping的便利性，但可能在某个很小的开发范围内，会发现FileMapping的局限性！那就是只能对内核支持的文件对象进行映射，而内核文件对象意味着文件系统驱动，因而导致正常情况下只能对Windows支持的FAT/NTFS等文件系统中的文件进行映射。假如我有一个文件在远端服务器，我不想通过文件系统驱动的方式（网络共享也在其中）进行加载，也不想下载到本地磁盘，也许是出于对远端文件的安全保护，任何常规的文件读写方式都不被允许，而是想直接将远端文件映射到本地内存中，通过内存操作方式来操作文件数据，那现有的FileMapping就无法完成了，或者需要开发驱动才能完成。
所以，有没有办法在用户态环境下，改造或实现一个FileMapping，让其能够解决该问题？
问题解析
从FileMapping原理上看，操作映射有以下步骤：
1）创建时，告诉进程哪个文件有能力被映射到内存（CreateFileMapping），
2）在访问内存之前，我们还需要告知进程文件中哪段内容会被映射到内存（MapViewOfFile），再把相应的内存空间保留起来，留到需要时使用，且文件数据并未加载到该内存中。
3）在访问内存时，由内核自动映射文件数据到相应的内存。
4）映射细节：访问内存涉及到读和写，在读之前需要先将文件数据加载，在写之后需要将内存数据保存到文件
5）释放
综上，若要实现一个FileMapping，我们需要在内存中划分保留空间，调用 VirtualAlloc 即可，接着最重要的是需要知道进程当前访问的内存地址，以及如何在进程读内存前和写内存后进行相应的“映射”操作。至于文件数据，我们可以放一边，因为当前需求是获取网络数据，当然也可以是任意其他方式读取数据（比如从串口设备中读取数据）。
寻求方案
日常开发中，我们知道在调试时，调试器是可以知道被调试进程当前执行的代码地址，以及各种变量地址和内容的，当然我们没必要知道这么详细，而且实际中不太可能开发一个调试器去实现该功能，我们有更好的方法。通过开源的内核源码以及相关信息，我们知道程序在访问文件映射内存时，是通过触发一个异常STATUS_ACCESS_VIOLATION，让内核知道，然后再去自动加载文件数据到内存，之后再让程序重新执行访问内存，最后进程才正常继续往后面执行。
所以，我们同样需要让知道如何触发并捕获访问内存异常的。
解决方法
1）如何触发内存访问异常？
我们知道访问空指针或者无效指针，程序就会出现异常错误，不处理异常就会导致程序崩溃。
无效指针是因为对应的内存地址没有申请，而通过VirtualAlloc申请内存后，就可以正常访问了，如下：
pBaseAddress:=VirtualAlloc(nil,1024, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
学习Windows的内存管理机制后，就知道内存属性PAGE_READWRITE代表该内存可以被读写，这里我们将内存设置为PAGE_NOACCESS，后面程序对该内存空间进行访问时，就会触发内存访问异常STATUS_ACCESS_VIOLATION（因为没有可访问属性）
也可以在后续使用VirtualProtect对内存属性进行设置，如：
VirtualProtect(pBaseAddress, 1024, PAGE_NOACCESS, oldProtect);
2）如何捕获异常
进一步学习Windows异常机制，可以知道通过AddVectoredExceptionHandler（和RemoveVectoredExceptionHandler）添加异常处理函数。就能够对STATUS_ACCESS_VIOLATION异常进行处理。
function VectoredHandler(var ExceptionInfo: EXCEPTION_POINTERS): LONG; stdcall; var oldProtect: DWORD; pAccessAddr: ULONG_PTR; pTemp: PByte; begin Result := EXCEPTION_CONTINUE_EXECUTION; if ExceptionInfo.ExceptionRecord.ExceptionCode = STATUS_ACCESS_VIOLATION then begin pAccessAddr := UIntPtr(ExceptionInfo.ExceptionRecord.ExceptionInformation[1]); pAccessAddr := (pAccessAddr div 4096) *4096; if pAccessAddr=UIntPtr(Pointer(pBaseAddress)) then begin //EFlags::TF(bit 8, 即第9位) [Trap flag] 将该位设置为1以允许单步调试模式，清零则禁用该模式。即执行下一条指令后自动触发单步调试异常 ExceptionInfo.ContextRecord.EFlags := ExceptionInfo.ContextRecord.EFlags or $100; VirtualProtect(pBaseAddress, 1024, PAGE_READWRITE, oldProtect); pTemp:=pBaseAddress; Inc(pTemp, 5); pTemp^ := 5; Form1.Memo1.Lines.Add('ChangeAccess: PAGE_READWRITE'); Exit; end; end else if ExceptionInfo.ExceptionRecord.ExceptionCode = STATUS_SINGLE_STEP then begin VirtualProtect(pBaseAddress, 1024, PAGE_NOACCESS, oldProtect); Form1.Memo1.Lines.Add('ChangeAccess: PAGE_NOACCESS'); Exit; end; Result := EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH; end;
var pAddVectoredExceptionHandler: TFnAddVectoredExceptionHandler; pRemoveVectoredExceptionHandler: TFnRemoveVectoredExceptionHandler; var pTemp: PByte; oldProtect: DWORD; nTmp: Byte; begin pVEHHandler := pAddVectoredExceptionHandler(1, @VectoredHandler); //安装VEH try pTemp := pBaseAddress; Inc(pTemp, 5); pTemp^ := 2; Memo1.Lines.Add('WillAccess: AfterWrite'); Memo1.Lines.Add('WillAccess: BeforeRead'); nTmp := pTemp^; if nTmp<>0 then ShowMessage('pTemp^='+IntToStr(nTmp)) else ShowMessage('0000'); Memo1.Lines.Add('Free'); VirtualFree(pBaseAddress, 1024, MEM_FREE); finally pRemoveVectoredExceptionHandler(pVEHHandler); end; end;
调用后输出信息：
WillAccess: BeforeWrite STATUS_ACCESS_VIOLATION: ExceptionAddress: 00611288 AccessMode: Write AccessAddress: 050E0005 ChangeAccess: PAGE_READWRITE ChangeAccess: PAGE_NOACCESS WillAccess: AfterWrite WillAccess: BeforeRead STATUS_ACCESS_VIOLATION: ExceptionAddress: 006112C0 AccessMode: Read AccessAddress: 050E0005 ChangeAccess: PAGE_READWRITE ChangeAccess: PAGE_NOACCESS WillAccess: AfterRead
通过以上代码可以实现，访问内存的异常触发和捕获处理。
因此剩下的问题就是如何实现数据到内存的地址对应关系管理了。
最后
原理性的东西已经展示出来，功能性的东西就各自开发了。
此异常处理的原理还可以应用在代码保护，内存保护，反外挂，代码虚拟机等等地方，虽然看似简单，但是其作用真的有非常多的想象空间，实际就看每个人的经验和创作力了。
