“扫雷”游戏的幕后有什么？
“扫雷”游戏的幕后有什么？
介绍
曾想了解“扫雷”游戏在幕后所发生的一切吗？嗯，我想过，还由此决定对其进行了研究。本文是我的研究结果，现公之于众。
主要概念
1. 使用 P/Invoke 调用 Win32 API。
2. 直接读取另一个进程的内存。
注1：本文的第一部分包括一些汇编代码，如果你不是很明白，无关要紧，这不是本文的目的，你尽可以跳过不管。然而，如果你想问我有关这些代码的问题，非常欢迎你写信给我。
注2：本程序是在Windows XP下测试的，所以如果它不能运行在其它的系统下，请注明该系统的信息，好让我们大家都知道。
注2之更新: 本代码现在经过修改后也能在Windows 2000下运行。谢谢Ryan Schreiber找到了Win2K下的内存地址。
第一步 – 探索 winmine.exe
如果你不是一个汇编迷，可以跳到这一步的最后，只看结论。
为了更好地了解“扫雷”幕后所发生的一切，我以一个调试器打开此文件作为开端。我个人最喜欢的调试器是Olly Debugger v1.08， 这是一个非常简单且直观的调试器。总之，我在调试器中打开winmine.exe，并查看该文件。 我发现在Import区（列出在程序中用到的所有dll函数的区域）有下面一行：
010011B0 8D
这就意味着“扫雷”用到了VC运行库的随机函数，因此我认为这对我可能有帮助。我搜索了该文件，看看到底在哪里调用了rand()函数，不过只在一个地方找到了这个函数：
01003940 FF15 B0110001 CALL DWORD PTR DS:[<&msvcrt.rand>]
接着我在这一行单步调用插入了一个断点并运行程序。我发现每当点击笑脸图标时，一个新的布雷图就生成了。布雷图按以下步骤创建：
1. 首先，给布雷图分配一块内存区，并把所有的内存字节都设置成0x
2. 其次，按地雷数遍历每一个地雷：
2.1. 随机化 x 位置 (取值在1至宽度之间)。
2.2. 随机化 y 位置 (取值在1至高度之间)。
2.3. 设置内存块中被选中的单元的值为0x
下面是原码，我已加入了一些注释，并加粗了重点部分。
010036B2 CALL winmine.01002ED5 ; 生成空的内存块并进行清除
010036B7 MOV EAX,DWORD PTR DS:[
010036BC MOV DWORD PTR DS:[1005160],EDI
; 以地雷个数进行循环
010036CD CALL winmine.01003940 ; Mine_Width = 随机化 x 位置 (0 至 max width-1) （即在0和max width-1之间随机选一个值）
010036D2 PUSH DWORD PTR DS:[1005338] ; 把最大高度压入栈
010036D8 MOV ESI,EAX
010036DA INC ESI ; Mine_Width = Mine_Width + 1
010036DB CALL winmine.01003940 ; Mine_Height =随机化 y 位置
; (0 至 max height-1)
010036E0 INC EAX ; Mine_Height = Mine_Height +1
010036E1 MOV ECX,EAX ;计算单元在内存块（布雷图）中的地址
010036E3 SHL ECX,5 ; 按这样计算：
; 单元内存地址 = 0x1005340 + 32 * height + width
010036E6 TEST BYTE PTR DS:[ECX+ESI+1005340],80 ; [单元内存地址] ==是否已是地雷?
010036EE JNZ SHORT winmine
010036FA OR BYTE PTR DS:[EAX],80
010036FD DEC DWORD PTR DS:[1005330]
01003703 JNZ SHORT winmine
正如你从代码所看到的，我发现了4个要点：
读内存地址[0x1005334]得出布雷图的宽度。
读内存地址[0x1005338]得出布雷图的高度。
读内存地址[0x1005330]得出布雷图中地雷的个数。
给出x、y，它们代表布雷图中的一个单元，位于x列，y行。地址 [0x1005340 + 32 * y + x] 给出了该单元的值，这样我们就进入了下一步。
第2 步– 设计一个解决方案
你可能在想，我将会谈到了哪一种解决方案呢？显然，在发现了所有的地雷信息均可为我所用后，我所要做的就是从内存中读取数据。我决定编写读取这些信息的一个小程序，并给予说明。 它能自己绘出布雷图，显示出每一个被发现的地雷。
那么，怎么设计呢？我所做的就是把地址装到一个指针中（是的，它在C#中还存在），并读出其所指的数据，这样行吗？嗯，并不完全如些。因为场合不同，存储这些数据的内存并不在我的应用程序之中。要知道，每一个进程都拥有自己的地址空间，所以它就不会“意外地”访问属于别的程序的内存。因此，为了能读出这此数据，就必须找到一种方法，用来读取另一个进程的内存。 在本例中，这个进程就是“扫雷”进程。
我决定写一个小小的类库，它将接收一个进程，并提供读取该进程内存地址的功能。之所以这样做，是因为我还要在很多程序中用到它，没有必要反反复复地编写这些代码。这样，你就可以得到这个类，并在应用程序中使用它，且是免费的。例如，如果你编写一个调试器，这个类对你会有所帮助。据我所知，所有的调试器都具有读取被调试程序内存的能力。
那么，我们怎么才能读取别的进程的内存呢？答案在于一个叫做ReadProcessMemory的API。 这个API实际上可以让你读取进程内存中的一个指定地址。但在进行此操作之前，必须以特定的模式打开进程，而在完成操作之后，就必须关闭句柄以避免资源泄漏。我们利用OpenProcess 和 CloseHandle这几个API的帮助说明，完成了相应的操作。
为了在C#中使用API，必须使用P/Invoke，这意味着在使用API之前需要先对其进行声明。一般情况下都很简单，但要是让你以.NET的方式实现的话，有时就不那么容易了。我在MSDN中找到了这些API声明：
HANDLE OpenProcess(
DWORD dwDesiredAccess, // 访问标志
BOOL bInheritHandle, // 句柄继承选项
DWORD dwProcessId // 进程ID
);
BOOL ReadProcessMemory(
HANDLE hProcess, // 进程句柄
LPCVOID lpBaseAddress, // 内存区基址
LPVOID lpBuffer, // 数据缓冲
SIZE_T nSize, // 要读的字节数
SIZE_T * lpNumberOfBytesRead // 已读字节数
);
BOOL CloseHandle(
HANDLE hObject // 进程句柄
);
这些声明转换为如下的C#声明：
[DllImport("kernel32.dll")]
public static extern IntPtr OpenProcess(
UInt32 dwDesiredAccess,
Int32 bInheritHandle,
UInt32 dwProcessId
);
[DllImport("kernel32.dll")]
public static extern Int32 ReadProcessMemory(
IntPtr hProcess,
IntPtr lpBaseAddress,
[In, Out] byte[] buffer,
UInt32 size,
out IntPtr lpNumberOfBytesRead
);
[DllImport("kernel32.dll")] public static extern Int32 CloseHandle(
IntPtr hObject
);
如果你想知道在c++和c#之间有关类型转换的更多信息，我建议你从msdn.microsoft.com站点搜索此话题：“Marshaling Data with Platform Invoke”。 基本上, 如果你把逻辑上是正确的程序搁在那儿, 它便能运行， 但有时还需要一点点的调整。
在声明了这些函数之后，我要做的是用一个简单的类把它们包装起来，并使用这个类。我把声明放在一个叫做ProcessMemoryReaderApi的类中，这样做更有条有理。主要的实用类称为ProcessMemoryReade。这个类有一个ReadProcess属性，它源于System.Diagnostics.Process类型，用于存放你要读取其内存的进程。类中有一个方法，用来以读模式打开进程。
public void OpenProcess()
{
m_hProcess = ProcessMemoryReaderApi.OpenProcess(
ProcessMemoryReaderApi.PROCESS_VM_READ, 1,
(uint)m_ReadProcess.Id);
}
PROCESS_VM_READ 常量告诉系统以读模式打开进程， 而m_ReadProcess.Id 声明了我要打开的是什么进程。
在该类中最重要的是一个方法，它从进程中读取内存：
public byte[] ReadProcessMemory(IntPtr MemoryAddress, uint bytesToRead,
out int bytesReaded)
{
byte[] buffer = new byte[bytesToRead];
IntPtr ptrBytesReaded;
ProcessMemoryReaderApi.ReadProcessMemory(m_hProcess,MemoryAddress,buffer,
bytesToRead,out ptrBytesReaded);
bytesReaded = ptrBytesReaded.ToInt32();
return buffer;
}
这个函数以所请求的大小声明一个字节数组，并使用API读取内存。就这么简单！
最后，下面这个方法关闭了进程。
public void CloseHandle()
{
int iRetValue;
iRetValue = ProcessMemoryReaderApi.CloseHandle(m_hProcess);
if (iRetValue == 0)
throw new Exception("CloseHandle failed");
}
第三步 – 使用类
现在轮到了有趣的部分。使用这个类就是为了读劝扫雷”的内存并揭开布雷图。要使用类，需要先对其进行初始化：
ProcessMemoryReaderLib.ProcessMemoryReader pReader
= new ProcessMemoryReaderLib.ProcessMemoryReader();
接着，必须设置你想要读取其内存的进程。以下是如何获得“扫雷”进程的例子，这个进程一旦被装入，就被设置为ReadProcess属性：
System.Diagnostics.Process[] myProcesses
= System.Diagnostics.Process.GetProcessesByName("winmine");
pReader.ReadProcess = myProcesses[0];
我们现在需要做的是：打开进程，读取内存，并在完成后关闭它。下面还是有关操作的例子，它读取代表布雷图宽度的地址。
pReader.OpenProcess();
int iWidth;
byte[] memory;
memory = pReader.ReadProcessMemory((IntPtr)0x1005334,1,out bytesReaded);
iWidth = memory[0];
pReader.CloseHandle();
简单吧!
在结论部分，我列出了显示布雷图的完整代码。别忘了，我要访问的所有内存位置就是在本文第一部分中所找到位置。
// 布雷图的资料管理器
System.Resources.ResourceManager resources = new System.Resources.ResourceManager(typeof(Form1));
ProcessMemoryReaderLib.ProcessMemoryReader pReader
= new ProcessMemoryReaderLib.ProcessMemoryReader();
System.Diagnostics.Process[] myProcesses
= System.Diagnostics.Process.GetProcessesByName("winmine");
// 获得“扫雷”进程的第一个实列
if (myProcesses.Length == 0)
{
MessageBox.Show("No MineSweeper process found!");
return;
}
pReader.ReadProcess = myProcesses[0];
// 以读内存模式打开进程
pReader.OpenProcess();
int bytesReaded;
int iWidth, iHeight, iMines;
int iIsMine;
int iCellAddress;
byte[] memory;
memory = pReader.ReadProcessMemory((IntPtr)0x1005334,1,out bytesReaded);
iWidth = memory[0];
txtWidth.Text = iWidth.ToString();
memory = pReader.ReadProcessMemory((IntPtr)0x1005338,1,out bytesReaded);
iHeight = memory[0];
txtHeight.Text = iHeight.ToString();
memory = pReader.ReadProcessMemory((IntPtr)0x1005330,1,out bytesReaded);
iMines = memory[0];
txtMines.Text = iMines.ToString();
// 删除以前的按钮数组
this.Controls.Clear();
this.Controls.AddRange(MainControls);
// 创建一个按钮数组, 用于画出布雷图的每一格
ButtonArray = new System.Windows.Forms.Button[iWidth,iHeight];
int x,y;