0x0 前言

之前看到过很多游戏都是用虚幻引擎写的，就萌生了研究它的兴趣，但是发现网上关于如何Dump出SDK没有很好的资料，正好研究具体原理并整理一下。本文基于UnrealEngine4.27版本，对于4.25之前的版本需要针对UProperty和FProperty的变动部分进行修改。

0x1 UnrealEngine介绍

虚幻引擎是目前主流两大引擎之一，该引擎采用C++实现，相比于Unity3d，适用于开发大型3A游戏。在逆向方面，该引擎由于使用了C++来实现，因此本身是不会存在虚拟机的概念的，这点与Unity不同，因此理论上在逆向方面比Unity更加困难。但是虚幻引擎为了实现对象的管理，垃圾收集系统以及一些动态特性，采用了一种编译时期的反射系统。
该反射机制在编译过程中发挥作用，预处理源码中需要参与反射机制的类，并为其生成反射数据，其中包括了类名，类的方法，类中的属性等相关信息，并将这些信息包装在数据结构中保存下来，这给了我们可乘之机，能够借助这些信息恢复出原有的结构体和类以及函数名等符号信息。

0x2 反射系统介绍

1. 基本数据类型

在本节中，将给出虚幻引擎反射机制中比较重要的集中数据类型/类。虚幻引擎中所有对象的类都是UObject的派生类，其中为了描述反射获得的对象，虚幻引擎采用UField来实现(类似于Java，同样继承自UObject)。UField派生出了一系列的类用于描述数据结构。具体如下所示：

U/FProperty: 表示 C++ 中的属性，即类或结构体的成员变量。
UEnum: 表示 C++ 中的枚举，内部保存了一个 TMap，维护了 Name、Value、Index 三大信息的对应关系。
UStruct: 表示 C++ 中的复杂类型，包含函数、类、结构体三种。内部维护了所表示类型的所有 UProperty。
UFunction: 表示 C++ 中的函数，内部维护了函数指针、栈帧、参数返回值信息，还提供了反射执行所表示函数的方法。
UClass：表示 C++ 中的类，在 UStruct 的基础上扩展了 UFunction 的保存与查找方法。
UScriptStruct: 表示 C++ 中的结构体，只是在 UStruct 的基础上增加了一些工具方法而已。
其中UStruct并不代表C++中的结构体，而是用于描述能够承载UProperty的数据结构，例如UClass，UScriptStruct中的属性以及UFunction中的函数参数。具体的继承图如下图所示：
值得注意的是，上图描述的是虚幻引擎4.25之后版本的继承关系，4.25之前则是使用UProperty来描述属性，而UProperty继承自UField，这样带来了大量的花销，4.25之后的版本进行了效率优化，使用了UField的子集FField来描述Property，且不用继承自UObject，这样大幅度减少了属性对象的占用，在下文中将使用FProperty来指代UProperty，两者意思实际上是一样的。

2. 数据类型的定义

在本节中将给出上述数据结构/类的具体定义，代码来源自虚幻引擎官方代码，并进行了一系列的修正，从而正确的访问对应的数据。
UOObject: 首先是最重要的UObject结构，其中由于虚幻引擎中存在Overide的情况，因此添加了一个VTable来描述虚表。

UField: UField较为简单，相比于UObject多了一个迭代指针，往往用于UClass等数据结构迭其下的方法。

UEnum: UEnum维护了一个映射表，Dump时只需要关注这个表即可。

UStruct: 主要关注Children，SuperStruct和ChildProperties

UFunction: 主要关注FunctionFlags，NumParms和Func,函数参数通过UStruct::ChildProperties来访问。

FProperty: 该类继承自FField，主要用于描述结构体中的变量或者类中的属性。由于FField，FFieldClass和FProperty的唯一作用仅仅用于描述属性，因此这里一起放出。

0x3 解析FName

可以发现即使能够直接通过UObject::FName Name来获取类/函数/属性的名称，解析FName同样不是一件简单的事情。因为FName实际并未存储实际的字符串，而是存储了字符串的引用。在虚幻引擎中，FName为静态字符串类型，类似于存储与.rodata段的const char*字符串。在FName中实际上存储的是一个Index，即FNameEntryId。
通过FNameEntryId即可从FNamePool GName中查找到实际的字符串值。GName的具体逆向方法这里不做详细介绍，这里介绍如何通过GName和FNameEntryId来访问具体的字符串。查看FNamePool的定义，可以发现其中即FNameEntryAllocator，而其中存在这一个指针数组，数组中存储着指向FNameEntry的指针，名为Blocks。
查看FNameEntry可以发现其中存储了字符串本体，因此我们根据FNamePool和FName中的FNameEntryId查表即可获取到字符串本体。
查表方式借鉴虚幻引擎FNameEntryAllocator下的Resolve方法，FNameEntryHandle其实是通过移位分裂FNameEntryId的方式获得的，代码如下。
至此便可以通过FNamePool GName和对应的FName获得对象的名称了，具体的实现代码请查看源码Dump.cpp下的GetNameByIndex函数。

0x4 获取所有的类

在了解了解析UClass等反射数据的方法和通过FName获取具体字符串的操作后，现在只需要获取到相应的类对象即可进行dump了。

1. 获取所有的UObject

虚幻引擎中存在一个全局数组保存了所有的UObject，因此可以从这个变量入手，该变量是FUObjectArray类型，具体如何通过逆向找到它的技巧这里不做说明。
FUObjectArray类比较复杂，其中包含了一个TUObjectArray ObjObjects.而TUObjectArray实际上就是FChunkedFixedUObjectArray类型，其下含有一个指针Objects，不出所料就是指向UObject的存储内存区域，FUObjectItem下的Object即UObject对象。通过FChunkedFixedUObjectArray下的NumElements即可获取当前UObject对象的数量。
然而UObject的储存并不是平坦的，而是分块的，这点从Chunked可以看出来，同样的可以查看虚幻引擎的源码(UObjectArray.h)来得知如何访问FChunkedFixedUObjectArray来获取UObject*。
借鉴一下就能写出通过Index获取对应UObject*的代码。如下。
通过GetObjectByIndex方法即可遍历当前存在的所有UObject了。

2. 判断UObject的类型与分类

UObject中只有UClass，UScriptStruct和UEnum是需要我们关注并进行解析Dump的。因此需要有一种办法来判断UObject是否是这些类。前文提到了UObject都存在Name，通过以下代码即可完整的Dump出UObject的名称，包括其所属的类名等。代码先获取了当前Object的类，然后再解析其名称，再获取当前Object的完整名称，包括承载该类对象的名称。
通过该方法我们便可以用一种类似反射的方式找到对应的类对象了，其中包括表示Class/Enum/ScriptStruct的UClass。例如下面定义的三个字符串就代表了描述Class/Enum/ScriptStruct的类对象的名称。

#define CLASS_TYPENAME "Class /Script/CoreUObject.Class"
#define ENUM_TYPENAME "Class /Script/CoreUObject.Enum"
#define SCRIPTSTRUCT_TYPENAME "Class /Script/CoreUObject.ScriptStruct"
因此我们只需要在开始就保存下上述三个字符串对应的对象即可，通过以下代码。
在获取了这三种数据结构所对应的UClass后，只需要判断给定UObject的父类是否是这三种数据结构所对应的类派生出来的即可。在前文中提到了UClass是可以通过SuperStruct来获取其超类的，因此判定思路非常简单，获取需要判定的UObject的类对象并沿着继承链通过SuperStruct向上迭代，如果和某个UClass一样，则说明该对象是UClass的或者其派生类的对象。具体代码实现如下所示。
接下来就是对不同的UObject进行实际的分类，并分别进行处理。

3. 进行解析Dump

虽然上文将我们感兴趣的UObject分为了三类，但实际上需要处理的只有两类：UEnum和UStruct，因为UClass和UScriptStruct皆继承自UStruct，且仅通过UStruct结构就可提取出类的属性和方法等所有生成Sdk的信息。

1) 处理UEnum

对于Enum的处理较为简单，只需要解析UEnum结构体，从中提取EnumName和Value的映射关系即可。值得注意的是Enum和Value以Pair的形式存储到TArray种。TPair的内存结构较为简单，就是两个模板类直接组合。TArray则是存在一个指针和两个描述数组大小的变量,指针指向一个连续的内存区域，用于存储ElementType类型的数据，这里也即TPair。解析TArray和TPair较为简单，不做赘述。
下面代码通过访问UEnum下的Names变量，进行遍历，访问其中所存在的TPair，从而提取出对应的EnumName和Value。

2) 处理UStruct

UStruct比UEnum更加复杂，其中存在着两种需要处理的数据leixing，分别为方法(UFunction)和属性(FProperty)。在UStruct下分别通过Children和ChildProperties可以开始访问，其中Children是UField，后者是FField，但实际上是一样的，都可以通过其中的Next指针获得下一个方法或者属性，类似于链表的组织方式。下面的代码给出了访问Property的方式，访问Function也是一样的。
处理FProperty的方法无外乎直接从结构体中提取相应的数据，主要为属性本身的类型名，名称和偏移，这里不做赘述。
UFunction使用了FProperty来代表参数，通过UFunction::ChildProperties来访问(其中包含函数返回值类型，需要单独处理)，因此解析函数的参数同样需要上文的ProcessProperty函数，其他的数据直接从UFunction中读取即可，包括函数的地址，这些数据都能帮助我们恢复符号。具体代码如下。