macOS GCD - Grand Central Dispatch

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Información básica

Grand Central Dispatch (GCD), también conocido como libdispatch, está disponible tanto en macOS como en iOS. Es una tecnología desarrollada por Apple para optimizar el soporte de aplicaciones para la ejecución concurrente (multihilo) en hardware multinúcleo.

GCD proporciona y gestiona colas FIFO a las que tu aplicación puede enviar tareas en forma de bloques de código. Los bloques enviados a las colas de despacho se ejecutan en un conjunto de hilos totalmente gestionados por el sistema. GCD crea automáticamente hilos para ejecutar las tareas en las colas de despacho y programa esas tareas para que se ejecuten en los núcleos disponibles.

{% hint style="success" %} En resumen, para ejecutar código en paralelo, los procesos pueden enviar bloques de código a GCD, que se encargará de su ejecución. Por lo tanto, los procesos no crean nuevos hilos; GCD ejecuta el código dado con su propio conjunto de hilos. {% endhint %}

Esto es muy útil para gestionar la ejecución en paralelo de manera exitosa, reduciendo en gran medida el número de hilos que los procesos crean y optimizando la ejecución en paralelo. Esto es ideal para tareas que requieren gran paralelismo (¿fuerza bruta?) o para tareas que no deben bloquear el hilo principal: por ejemplo, el hilo principal en iOS maneja las interacciones de la interfaz de usuario, por lo que cualquier otra funcionalidad que pueda hacer que la aplicación se bloquee (búsqueda, acceso a una web, lectura de un archivo...) se gestiona de esta manera.

Objective-C

En Objective-C, existen diferentes funciones para enviar un bloque de código para que se ejecute en paralelo:

dispatch_async: Envía un bloque para su ejecución asíncrona en una cola de despacho y devuelve inmediatamente.
dispatch_sync: Envía un objeto de bloque para su ejecución y devuelve después de que ese bloque termine de ejecutarse.
dispatch_once: Ejecuta un objeto de bloque solo una vez durante la vida útil de una aplicación.
dispatch_async_and_wait: Envía un elemento de trabajo para su ejecución y devuelve solo después de que termine de ejecutarse. A diferencia de dispatch_sync, esta función respeta todos los atributos de la cola cuando ejecuta el bloque.

Estas funciones esperan estos parámetros: dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block

Esta es la estructura de un bloque:

struct Block {
void *isa; // NSConcreteStackBlock,...
int flags;
int reserved;
void *invoke;
struct BlockDescriptor *descriptor;
// captured variables go here
};

Y este es un ejemplo de cómo usar paralelismo con dispatch_async:

#import <Foundation/Foundation.h>

// Define a block
void (^backgroundTask)(void) = ^{
// Code to be executed in the background
for (int i = 0; i < 10; i++) {
NSLog(@"Background task %d", i);
sleep(1);  // Simulate a long-running task
}
};

int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
// Create a dispatch queue
dispatch_queue_t backgroundQueue = dispatch_queue_create("com.example.backgroundQueue", NULL);

// Submit the block to the queue for asynchronous execution
dispatch_async(backgroundQueue, backgroundTask);

// Continue with other work on the main queue or thread
for (int i = 0; i < 10; i++) {
NSLog(@"Main task %d", i);
sleep(1);  // Simulate a long-running task
}
}
return 0;
}

Swift

La biblioteca libswiftDispatch proporciona enlaces Swift al framework Grand Central Dispatch (GCD), que originalmente está escrito en C.
La biblioteca libswiftDispatch envuelve las APIs de GCD en una interfaz más amigable para Swift, lo que facilita y hace más intuitivo el trabajo con GCD para los desarrolladores de Swift.

DispatchQueue.global().sync{ ... }
DispatchQueue.global().async{ ... }
let onceToken = DispatchOnce(); onceToken.perform { ... }
async await
var (data, response) = await URLSession.shared.data(from: URL(string: "https://api.example.com/getData"))

Ejemplo de código:

import Foundation

// Define a closure (the Swift equivalent of a block)
let backgroundTask: () -> Void = {
for i in 0..<10 {
print("Background task \(i)")
sleep(1)  // Simulate a long-running task
}
}

// Entry point
autoreleasepool {
// Create a dispatch queue
let backgroundQueue = DispatchQueue(label: "com.example.backgroundQueue")

// Submit the closure to the queue for asynchronous execution
backgroundQueue.async(execute: backgroundTask)

// Continue with other work on the main queue
for i in 0..<10 {
print("Main task \(i)")
sleep(1)  // Simulate a long-running task
}
}

Frida

El siguiente script de Frida se puede utilizar para interceptar varias funciones dispatch y extraer el nombre de la cola, la traza de llamadas y el bloque: https://github.com/seemoo-lab/frida-scripts/blob/main/scripts/libdispatch.js

frida -U <prog_name> -l libdispatch.js

dispatch_sync
Calling queue: com.apple.UIKit._UIReusePool.reuseSetAccess
Callback function: 0x19e3a6488 UIKitCore!__26-[_UIReusePool addObject:]_block_invoke
Backtrace:
0x19e3a6460 UIKitCore!-[_UIReusePool addObject:]
0x19e3a5db8 UIKitCore!-[UIGraphicsRenderer _enqueueContextForReuse:]
0x19e3a57fc UIKitCore!+[UIGraphicsRenderer _destroyCGContext:withRenderer:]
[...]

Ghidra

Actualmente, Ghidra no comprende ni la estructura dispatch_block_t de ObjectiveC ni la estructura swift_dispatch_block.

Si deseas que las comprenda, simplemente puedes declararlas:

Luego, encuentra un lugar en el código donde se utilicen:

{% hint style="success" %} Ten en cuenta todas las referencias hechas a "block" para entender cómo puedes determinar que se está utilizando la estructura. {% endhint %}

Haz clic derecho en la variable -> Cambiar tipo de variable y selecciona en este caso swift_dispatch_block:

Ghidra reescribirá automáticamente todo: