iOS 汇编基础（三）还原高级代码之循环和判断
2018-05-02 本文已影响33人
meryin
一 if 和 if else
1. if
int g = 30;
void func(int a,int b){
if (a >b) {
g = a;
}
}
int main(int argc, char * argv[]) {
func(10, 20);
return 0;
}
上面func的汇编代码如下：
067A0 _func ; CODE XREF: _main+28↓p
var_8 = -8
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10 //拉伸栈空间
STR W0, [SP,#0x10+var_4] //把w0写入内存 int var_4=w0
STR W1, [SP,#0x10+var_8] //把w1写入内存 int var_8 =w1
LDR W0, [SP,#0x10+var_4] //把w0从内存var_4中读出来 int w0= var_4
LDR W1, [SP,#0x10+var_8] //把w1从内存var_8中读出来 int w1= var_8
CMP W0, W1 //比较w0和w1
B.LE loc_1000067CC //如果w0<=w1那么跳转到loc_1000067CC处执行
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //以上两句获取全局变量g的储存地址
LDR W9, [SP,#0x10+var_4] //int w9=var_4
STR W9, [X8] // 把w9读到x8的内存地址中去，即 *x8=w9
loc_1000067CC
ADD SP, SP, #0x10 //恢复栈 栈平衡
RET //返回的时候没有任何操作以及没有对x0进行操作,所以没有返回值
main函数的汇编如下:
_main
__text:00000001000068F8
__text:00000001000068F8 var_10 = -0x10
__text:00000001000068F8 var_8 = -8
__text:00000001000068F8 var_4 = -4
__text:00000001000068F8 var_s0 = 0
__text:00000001000068F8
__text:00000001000068F8 SUB SP, SP, #0x20
__text:00000001000068FC STP X29, X30, [SP,#0x10+var_s0]
__text:0000000100006900 ADD X29, SP, #0x10
__text:0000000100006904 MOV W8, #0xA
__text:0000000100006908 MOV W9, #0x14
__text:000000010000690C STUR WZR, [X29,#var_4]
__text:0000000100006910 STR W0, [SP,#0x10+var_8]
__text:0000000100006914 STR X1, [SP,#0x10+var_10]
__text:0000000100006918 MOV X0, X8
__text:000000010000691C MOV X1, X9
__text:0000000100006920 BL _func
__text:0000000100006924 MOV W8, #0
__text:0000000100006928 MOV X0, X8
__text:000000010000692C LDP X29, X30, [SP,#0x10+var_s0]
__text:0000000100006930 ADD SP, SP, #0x20
__text:0000000100006934 RET
__text:0000000100006934 ; End of function _main
- 因为在main中调用func之前
MOV X0, X8 和 MOV X1, X9x0-x7保存参数，w是x的低32位，所以func有两个参数。 - 在main中，因为
MOV W8, #0xA和MOV W9, #0x14所以func的两个参数分别是#0xA和#0x14换算成10进制为10和20，以上得到void func(int a, int b)main中调用func(10,20) - 在func的汇编中
SP, SP, #0x10这是拉伸栈空间，拉伸#0x10即16个字节。拉伸多少栈空间和局部变量参数以及是否保护x29,x30有关。 - 根据func中的注释的分析，得到：
void func(int a, int b)
{
int var_4=w0;
int var_8 =w1;
int w0= var_4;
int w1= var_8;
if (w0 <= w1}
{
return;
}
g = *x8;
int w9=var_4;
*x8 = w9;
} 由此获得 void func(int a,intb){ if (a>b){g = a} }
2. if else
int func(){
int a=10;
int b=20;
if (a >b) {
g = a;
}
else{
g=b;
}
return g;
}
汇编如下:
var_8 = -8
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10 //拉伸16字节栈空间
MOV W8, #0x14 //int w8 = 0x14即int w8=20;
MOV W9, #0xA //int w9 = 10;
STR W9, [SP,#0x10+var_4]
STR W8, [SP,#0x10+var_8]
LDR W8, [SP,#0x10+var_4]
LDR W9, [SP,#0x10+var_8] //以上为w8,w9进行内存保护
CMP W8, W9 // if(w8 <= w9)执行loc_1000068E0处代码
B.LE loc_1000068E0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //获取全局变量g
LDR W9, [SP,#0x10+var_4]
STR W9, [X8] //x8地址的内容为var_4的内容
B loc_1000068F0 //跳转到loc_1000068F0处执行
---------------------------------------------------------------------------
loc_1000068E0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //获取全局变量g储存到x8的地址中
LDR W9, [SP,#0x10+var_8]
STR W9, [X8] //x8的内容为var_8的内容
loc_1000068F0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //获取全局变量g储存到x8的地址中
LDR W0, [X8] //x8的内容为x0的内容
ADD SP, SP, #0x10 //栈平衡
RET
- 在func中，没有对x0-x7进行保护，main中x0-x7也没有入栈，那么func没有参数
- func中，RET之前对w0进行了操作，所以有返回值。函数返回值一般为x0(w0是x0的低32位.返回值为x8,x8=g,那么返回值为g
- 还可以看出g进行了赋值操作，赋值给var_4和var_8，那么g的类型为var_4和var_8的类型。
- 还可得出var_4和var_8就是局部变量 W8和W9，w8=20;w9 = 10;
以上还原成高级代码为：
int func()
{
int w8 = 20;
int w9=10;
if(w8 > w9)
{
g=w8;
}
else{
g = w9;
}
*x8 = g;
int w0=*x8;
return w0;
}
总结：CMP 和B.LE(小于等于)再加上B组成if else，只有cmp和B组成if等判断语句
二 常见的cmp（Compare）比较指令
CMP 把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数进行比较。但不存储结果，只是正确的更改标志。
一般CMP做完判断后会进行跳转，后面通常会跟上B指令！
- BL 标号：跳转到标号处执行
- BL 标号：比较结果是小于等于，执行标号，否则不跳转
- B.GT 标号：比较结果是大于（greater than），执行标号，否则不跳转
- B.GE 标号：比较结果是大于等于（greater than or equal to），执行标号，否则不跳转
- B.EQ 标号：比较结果是等于，执行标号，否则不跳转
- B.HI 标号：比较结果是无符号大于，执行标号，否则不跳转
三 循环
1. do while
void funa(int a)
{
do{
a++;
}while (a<=g);
/*
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10
STR W0, [SP,#0x10+var_4] //参数w0入栈 int var_4 = w0;
loc_1000068D4
LDR W8, [SP,#0x10+var_4] //int w8= var_4;
ADD W8, W8, #1 //int w8=w8+1;
STR W8, [SP,#0x10+var_4] //int var_4 = w8;
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF // *x8 = g
LDR W9, [SP,#0x10+var_4] //int w9= var_4;
LDR W10, [X8] //w10=*x8;
CMP W9, W10
B.LE loc_1000068D4 // if(w9 <=w10)返回去执行loc_1000068D4
ADD SP, SP, #0x10 //栈平衡
RET
*/
}
- main的汇编中由
MOV W8, #1 ;MOV X0, X8 ; BL _funa可以看出funa的参数为int x0=1。 - 先执行loc_1000068D4，再判断CMP和 B.LE，符合条件就再回去执行loc_1000068D4，由此可以得出为do while循环
2. while
void funb(int b){
while (b<g) {
b++;
}
/*
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10
STR W0, [SP,#0x10+var_4]
loc_1000068D0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF
LDR W9, [SP,#0x10+var_4]
LDR W10, [X8]
CMP W9, W10
B.GE loc_1000068F8
LDR W8, [SP,#0x10+var_4]
ADD W8, W8, #1
STR W8, [SP,#0x10+var_4]
B loc_1000068D0
---------------------------------------------------------------------------
loc_1000068F8
ADD SP, SP, #0x10
RET
*/
}
- 大于等于的时候执行
loc_1000068F8恢复栈平衡，然后RET，当不符合条件小于的时候执行loc_1000068D0，然后循环。可以判断出是while(<){...}
3. for循环
void func(int a){
int sum = 0;
for (int i=0;i<a; i++) {
sum +=i;
}
}
int main(int argc, char * argv[]) {
func(3);
return 0;
}
func的汇编代码是：
var_C = -0xC
var_8 = -8
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10
STR W0, [SP,#0x10+var_4]
STR WZR, [SP,#0x10+var_8]
STR WZR, [SP,#0x10+var_C]
loc_1000068C8
LDR W8, [SP,#0x10+var_C]
LDR W9, [SP,#0x10+var_4]
CMP W8, W9
B.GE loc_1000068F8
LDR W8, [SP,#0x10+var_C]
LDR W9, [SP,#0x10+var_8]
ADD W8, W9, W8
STR W8, [SP,#0x10+var_8]
LDR W8, [SP,#0x10+var_C]
ADD W8, W8, #1
STR W8, [SP,#0x10+var_C]
B loc_1000068C8
---------------------------------------------------------------------------
loc_1000068F8
ADD SP, SP, #0x10
RET
- for循环和while的汇编代码基本是一样的，for和while的效率是一样的
四 Swicth
1. case选择条件连续且分支小于等于3时
代码如下:
void funA(int a){
switch (a) {
case 1:
printf("1");
break;
case 2:
printf("2");
break;
case 3:
printf("3");
break;
default:
printf("default");
break;
}
}
int main(int argc, char * argv[]) {
funA(2);
return 0;
}
xcode动态汇编分析如下：
- 首先参数-1，最小的分支，看等不等于，等于就打印，然后结束函数；如果不等于就继续参数-2，减去第二个分支，看等不等于，以此类推，直到函数结束。
- 相当于if-else直到函数结束
2. case选择条件连续且分支大于3时
代码如下:
void funA(int a){
switch (a) {
case 1:
printf("1");
break;
case 2:
printf("2");
break;
case 3:
printf("3");
break;
case 4:
printf("4");
break;
default:
printf("default");
break;
}
}
1.png
- 先减去最大值，判断是否是default
-
再差表，偏移量，在表中查到相应地址，如下:
2.png
- 获取x8地址
0x100a2a844 <+44>: adrp x8, 0
x8=x8(0x100a2a844)去掉低12位 ->x8=0x100a2a000，然后0左移3位,x8=0x100a2a00;0x100a2a848 <+48>: add x8, x8, #0x8c8 ; =0x8c8x8=0x100a2a000+0x8c8 =0x100a2a8c8 -
ldur x9, [x29, #-0x10]x9=x8,参数为2，那么x9=1 -
ldrsw x10, [x8, x9, lsl #2]因为x9, lsl #2x9左移2位得到偏移量=0x100即4个字节，那么x10=[x8+4] -
memory read 0x100a2a8c8得到0x100a2a8c8: 94 ff ff ff a8 ff ff ff bc ff ff ff d0 ff ff ff那么x10=0xffffa8，从右往左读，一个字节一个字节的读，可以把断点达到ldrsw x10, [x8, x9, lsl #2]这一行，然后register read x10验证，验证得到:x10 = 0xffffffffffffffa8 - 因为x10为负数，负数算法：取反加一（0xff-0xa8+1)得到所以
add x8, x10, x8x8=x8-0x58= 0x100a2a8c8-0x58= 0x100a2a870 -
0x100f6e858 <+64>: br x8会跳转到0x100f6e870 <+88>: adrp x0, 1继续执行，可以xcode断点到0x100f6e858 <+64>: br x8这一行，然后单步走一个ni进行验证；
2.png
switch总结：
1、假设switch语句的分支比较少的时候（例如3，少于4的时候没有意义）没有必要使用此结构，相当于if。
2、各个分支常量的差值较大的时候，编译器会在效率还是内存进行取舍，这个时候编译器还是会编译成类似于if，else的结构。
3、在分支比较多的时候：在编译的时候会生成一个表（跳转表每个地址四个字节）。
五 查看全局或者常量
int sum(int a, int b){
printf("string");
return a + 3*g;
}
- 常量
printf("string");找到string
0x100aee7d0 <+20>: adrp x0, 1
0x100aee7d4 <+24>: add x0, x0, #0xf18 ; =0xf18
0x100aee7d8 <+28>: bl 0x100aeebe8 ; symbol stub for: printf
1、x0=0x100aee7d0去掉低12位 0x=0x100aee000；1左移3位得到0x1000,0x=0x100aef000
2、0x=0x+0xf18即0x=0x100aeff18
3、用p (char*)0x100aeff18查看得到(char *) $1 = 0x0000000100aeff18 "string"
- 全局变量也一样
六 编译器优化
- 选择优化策略：build setting -> optimization level ->debug ->fastest smallest然后编译
int sum(int a, int b){
printf("string");
return a +b;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
int c = sum(1, 2);
return 0;
}
0x10050ab44 <+0>: stp x29, x30, [sp, #-0x10]!
0x10050ab48 <+4>: mov x29, sp
0x10050ab4c <+8>: adr x0, #0x13cc ; "string"
0x10050ab50 <+12>: nop
0x10050ab54 <+16>: bl 0x10050abd0 ; symbol stub for: printf
-> 0x10050ab58 <+20>: mov w0, #0x0
0x10050ab5c <+24>: ldp x29, x30, [sp], #0x10
0x10050ab60 <+28>: ret
- 由于int c的值没有用到，编译器直接去掉了垃圾代码
int main(int argc, char * argv[]) {
int c = sum(1, 2);
NSLog(@"%d",c);
return 0;
}
就算用到了int c，编译器会直接把结果赋给c：
0x1001e2b10 <+0>: sub sp, sp, #0x20 ; =0x20
0x1001e2b14 <+4>: stp x29, x30, [sp, #0x10]
0x1001e2b18 <+8>: add x29, sp, #0x10 ; =0x10
0x1001e2b1c <+12>: adr x0, #0x13fc ; "string"
0x1001e2b20 <+16>: nop
0x1001e2b24 <+20>: bl 0x1001e2bc4 ; symbol stub for: printf
-> 0x1001e2b28 <+24>: orr w8, wzr, #0x3
0x1001e2b2c <+28>: str x8, [sp]
0x1001e2b30 <+32>: adr x0, #0x1508 ; @"%d"
0x1001e2b34 <+36>: nop
0x1001e2b38 <+40>: bl 0x1001e2ba0 ; symbol stub for: NSLog
0x1001e2b3c <+44>: mov w0, #0x0
0x1001e2b40 <+48>: ldp x29, x30, [sp, #0x10]
0x1001e2b44 <+52>: add sp, sp, #0x20 ; =0x20
0x1001e2b48 <+56>: ret
