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【iOS安全】NSTaggedPointerString和__NSCFString

article 2024/12/21 16:17:53

概述

简而言之：

NSTaggedPointerString和__NSCFString都是NSString类型。
NSTaggedPointerString善于存短字符串，__NSCFString善于存一般或长字符串
在iOS运行时，系统会根据字符串长度自动在NSTaggedPointerString和__NSCFString之间进行转换，这种转换对于开发者来说通常是透明的。

今天测试一款app时，原本观测到的是NSTaggedPointerString的某函数被调用，自己给值做调用时却hook不到了，细究之下是我给的值太长了，变成了__NSCFString，所以hook -[NSTaggedPointerString xxx:]就hook不到了。

不过frida-trace很有趣的一点是，如果hook __NSCFString，就既可以同时hook到__NSCFString的和NSTaggedPointerString的；如果hook NSTaggedPointerString，却不能hook到NSTaggedPointerString的函数。

1. NSTaggedPointerString

定义和原理：NSTaggedPointerString是一种字符串存储优化技术。在Objective - C环境下，当字符串的内容比较短且可以用指针的额外位来存储时，系统会使用NSTaggedPointerString来存储字符串。它利用了指针本身的一些位来直接存储字符串的数据，而不是像普通对象那样通过内存分配和引用的方式存储在堆上。这种方式可以提高性能，减少内存开销，因为它避免了复杂的内存分配和对象初始化过程。
示例代码（Objective - C）：
- NSString *shortString = @"Hello";，当这个短字符串被创建时，很有可能是以NSTaggedPointerString的形式存储的。

2. __NSCFString

定义和原理：__NSCFString是NSString的一种具体的类簇实现。在Foundation框架中，NSString是一个抽象类，它有多种具体的实现类，__NSCFString就是其中之一。它通常用于存储和管理字符串数据，当字符串的内容不符合NSTaggedPointerString的存储条件（例如字符串较长）时，可能会使用__NSCFString来存储。__NSCFString对象存储在堆内存中，通过引用计数等机制来管理内存。
示例代码（Objective - C）：
- NSString *longString = @"This is a very long string that is likely to be stored as __NSCFString";，对于这种较长的字符串，很可能是以__NSCFString的形式存储的。

3. 两者关系

存储方式和性能差异：
- NSTaggedPointerString主要用于存储短字符串，它通过利用指针本身的位来存储字符串内容，性能较好，内存占用少。而__NSCFString用于存储一般情况或者长字符串，存储在堆内存中，相对来说内存管理成本更高，但能够处理更复杂的字符串情况。
继承和类型兼容性：
- 从类型系统的角度看，NSTaggedPointerString和__NSCFString都可以被看作是NSString类型。在Objective - C和Swift中，当你使用NSString类型的变量来操作这两种类型的字符串时，编译器和运行时会根据实际情况正确处理它们。例如，你可以将一个NSTaggedPointerString或者__NSCFString赋值给一个NSString类型的变量，并且可以调用NSString的方法来处理它们。
- NSString *string1 = @"Short"; // 可能是NSTaggedPointerString
- NSString *string2 = @"This is a long string"; // 可能是__NSCFString
- [string1 length]; // 正确调用NSString的方法，无论string1是NSTaggedPointerString还是__NSCFString
- [string2 uppercaseString]; // 同样正确调用NSString的方法
转换关系：
- 在运行时，系统会根据字符串的长度和内容自动在NSTaggedPointerString和__NSCFString之间进行转换（这种转换对于开发者来说通常是透明的）。
  当一个短字符串被频繁操作后长度增加，可能会从NSTaggedPointerString转换为__NSCFString；反之，当一个长字符串经过一系列操作后长度变短并且符合NSTaggedPointerString的存储条件，也可能会发生转换。不过这种转换是由系统自动管理的，开发者一般不需要手动干预。