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[原创] 这个图片可以作为 C 源码编译

发表于: 5天前 547

[原创] 这个图片可以作为 C 源码编译

_MicroBlock 活跃值

5天前

547

今天闲的没事，突然在想，有没有可能做一个文件，既可以作为图片看，又可以用 C++ 编译器编译？

图片格式

C++ 编译器在遇到不认识的字符时会直接报错，所以我们需要一个纯文本的图片格式，至少 Header 部分一定要是纯文本的，因为后面的用户数据我们可以通过各种方法来绕过（比如加上 /* */，使用 #if 0 等），但 Header 除了使用预处理器以外，我们几乎没法控制。

在查找了一番以后，我发现一个图片格式，它完美符合我的要求：PAM——Portable Arbitrary Map

根据它的 spec，一个 PAM 格式的图片，它的 Header 可以是这样的：

P7
WIDTH 100
HEIGHT 100
DEPTH 4
MAXVAL 255
TUPLTYPE RGB_ALPHA
ENDHDR
[二进制图片数据，RRGGBBAA]

同时，Header 部分还可以使用 # 开头进行注释。嗯？这不正好就是 C++ 的预处理器的开头吗？

构造图片

于是在此基础上，我们就有两种构造可以编译的图片的思路了。首先，我们可以把源码全部塞进 Header 里面，图片还是图片；其次，我们可以把源码作为二进制图片数据的一部分，把 Header 部分用 #if 0 忽略掉，让他可以过编译。

随便找张测试图片吧：

Approch 1

首先来实现把源码全部塞进 Header 里面的思路：我们大概需要构造一个这样的 PAM Header：

P7
#include "iostream"
#define _src_line1 int main() { std::cout << "hello world!"; } 
_src_line1
#if 0
WIDTH 100
HEIGHT 100
DEPTH 3
MAXVAL 255
TUPLTYPE RGB
ENDHDR

用 Node.JS 实现如下：

import * as fs from 'fs';
import * as path from 'path';
import { PNG } from 'pngjs';

function createPolyglot1(imagePath: string, cppCode: string, outputPath: string) {
  const imageData = fs.readFileSync(imagePath);
  const png = PNG.sync.read(imageData);

  const width = png.width;
  const height = png.height;
  const hasAlpha = png.data.length === width * height * 4;
  const depth = hasAlpha ? 4 : 3;
  const bytesPerPixel = depth;
  const imageBytes = Buffer.alloc(width * height * bytesPerPixel);

  for (let i = 0; i < width * height; i++) {
    for (let j = 0; j < bytesPerPixel; j++) {
      imageBytes[i * bytesPerPixel + j] = png.data[i * 4 + j];
    }
  }

  const lines = cppCode.split('\n');
  const preprocessor: string[] = [];
  const code: string[] = [];

  for (const line of lines) {
    if (line.trim().startsWith('#')) {
      preprocessor.push(line);
    } else {
      code.push(line);
    }
  }

  // 理论上需要分行处理 preprocessor 宏和源码交错的情况，懒得写了
  const header = `P7
${preprocessor.join('\n')}
#define _src ${code.join(' ')}
_src
#if 0
WIDTH ${width}
HEIGHT ${height}
DEPTH ${depth}
MAXVAL 255
TUPLTYPE ${hasAlpha ? 'RGB_ALPHA' : 'RGB'}
ENDHDR
`;

  const footer = Buffer.from('\n#endif\n');

  const output = Buffer.concat([
    Buffer.from(header),
    imageBytes,
    footer
  ]);

  fs.writeFileSync(outputPath, output);
  console.log(`Generated: ${outputPath}`);
}

const imagePath = process.argv[2] || 'input.png';
const cppPath = process.argv[3] || 'input.cpp';
const outputPath = process.argv[4] || 'output1.pam';

const cppCode = fs.readFileSync(cppPath, 'utf-8');
createPolyglot1(imagePath, cppCode, outputPath);

测试一下：

可以看到，我们成功获得了一张既可以编译，又可以查看的图片！

Approch 2

我们也可以把源码塞进图片数据；感觉这种方式的可玩性更高一些，应该可以通过某种算法实现把源码均匀的隐写在所有 bytes 里面，不过为了实现简单，我直接做成覆盖最后几个 bytes 了：

import * as fs from 'fs';
import { PNG } from 'pngjs';

function createPolyglot2(imagePath: string, cppCode: string, outputPath: string) {
  const imageData = fs.readFileSync(imagePath);
  const png = PNG.sync.read(imageData);

  const width = png.width;
  const height = png.height;
  const hasAlpha = png.data.length === width * height * 4;
  const depth = hasAlpha ? 4 : 3;
  const bytesPerPixel = depth;
  const totalBytes = width * height * bytesPerPixel;

  const header = `P7
#if 0
WIDTH ${width}
HEIGHT ${height}
DEPTH ${depth}
MAXVAL 255
TUPLTYPE ${hasAlpha ? 'RGB_ALPHA' : 'RGB'}
ENDHDR
`;

  const imageBytes = Buffer.alloc(totalBytes);
  for (let i = 0; i < width * height; i++) {
    for (let j = 0; j < bytesPerPixel; j++) {
      imageBytes[i * bytesPerPixel + j] = png.data[i * 4 + j];
    }
  }

  const codeSection = `\n#endif\n${cppCode}\n/*`;
  const codeSectionBytes = Buffer.from(codeSection);
  const closingComment = Buffer.from('*/');

  const codeLen = codeSectionBytes.length + closingComment.length;
  if (codeLen > totalBytes) {
    throw new Error('C++ code too long for image size');
  }

  const bodyBytes = Buffer.alloc(totalBytes);
  imageBytes.copy(bodyBytes, 0);

  codeSectionBytes.copy(bodyBytes, totalBytes - codeLen);
  closingComment.copy(bodyBytes, totalBytes - closingComment.length);

  const output = Buffer.concat([Buffer.from(header), bodyBytes]);
  fs.writeFileSync(outputPath, output);
  console.log(`Generated: ${outputPath}`);
}

const imagePath = process.argv[2] || 'input.png';
const cppPath = process.argv[3] || 'input.cpp';
const outputPath = process.argv[4] || 'output2.pam';

const cppCode = fs.readFileSync(cppPath, 'utf-8');
createPolyglot2(imagePath, cppCode, outputPath);