在 macOS 中安全检查指针的有效性？

Question

是否有一种方法（操作系统调用等）在运行时让 macOS 应用程序检查指针是否有效（用于读取和/或写入），而不会在指针无效时崩溃或导致信号？ （指向进程地址空间之外、NULL+1 等）

无论是在 C ((char *)someLongInt) 中，还是在 Swift 中（对于不安全的原始绑定）。

Answer 1

是的，这可以使用

mach_vm_region

调用来实现。请参阅下面的示例代码：

#include <mach/mach.h>
#include <mach/mach_vm.h>
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

bool ptr_is_valid(void *ptr, vm_prot_t needs_access) {
    vm_map_t task = mach_task_self();
    mach_vm_address_t address = (mach_vm_address_t)ptr;
    mach_vm_size_t size = 0;
    vm_region_basic_info_data_64_t info;
    mach_msg_type_number_t count = VM_REGION_BASIC_INFO_COUNT_64;
    mach_port_t object_name;
    kern_return_t ret = mach_vm_region(task, &address, &size, VM_REGION_BASIC_INFO_64, (vm_region_info_t)&info, &count, &object_name);
    if (ret != KERN_SUCCESS) return false;
    return ((mach_vm_address_t)ptr) >= address && ((info.protection & needs_access) == needs_access);
}

#define TEST(ptr,acc) printf("ptr_is_valid(%p,access=%d)=%d\n", (void*)(ptr), (acc), ptr_is_valid((void*)(ptr),(acc)))

int main(int argc, char**argv) {
    TEST(0,0);
    TEST(0,VM_PROT_READ);
    TEST(123456789,VM_PROT_READ);
    TEST(main,0);
    TEST(main,VM_PROT_READ);
    TEST(main,VM_PROT_READ|VM_PROT_EXECUTE);
    TEST(main,VM_PROT_EXECUTE);
    TEST(main,VM_PROT_WRITE);
    TEST((void*)(-1),0);
    return 0;
}

对于内存地址，如果地址有效，则

mach_vm_region

返回包含内存区域的起始位置、大小和属性；如果地址无效，则返回下一个最高有效地址的信息，否则，如果没有更高的有效地址，则调用失败。因此，通过检查调用是否成功，以及您传递的内存地址是否大于或等于返回的地址，您可以判断该地址是否有效。

此外，人们可能想要读/写/执行该地址，因此检查包含内存区域的内存保护是否允许您这样做也很重要。

Answer 2

bool VmIsBadPtr(void* ptr)
{
    vm_map_t task = mach_task_self();
    mach_vm_address_t address = (mach_vm_address_t)ptr;
    mach_vm_size_t size = 0;
    vm_region_basic_info_data_64_t info;
    mach_msg_type_number_t count = VM_REGION_BASIC_INFO_COUNT_64;
    mach_port_t object_name;
    kern_return_t ret = mach_vm_region(task, &address, &size, VM_REGION_BASIC_INFO_64, (vm_region_info_t)&info, &count, &object_name);
    // Check if the mach_vm_region call was successful and the pointer is within a valid memory region.
    if (ret != KERN_SUCCESS || (mach_vm_address_t)ptr < address || (mach_vm_address_t)ptr >= address + size)
        return true;  // Pointer is invalid

    // Check if the protection bits indicate no permissions (not readable, writable, or executable).
    if ((info.protection & (VM_PROT_READ | VM_PROT_WRITE | VM_PROT_EXECUTE)) == 0)
        return true;  // Pointer is invalid

    // Pointer is considered valid
    return false;
}

我采用了 Simon 发布的原始代码，并对其进行了一些改进。希望对其他人有用。