iOS 逆向开发03：函数本质上

2021-08-13 本文已影响0人 differ_iOSER

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一、函数的参数和返回值

ARM64下,函数的参数是存放在X0到X7(W0到W7)这8个寄存器里面的。如果超过8个参数，就会入栈，利用内存传递参数。
函数的返回值是放在X0(W0)寄存器里面的，如果返回值大于8个字节（指针大小=8字节），就会利用内存传递返回值。

因此C语言函数建议不超过8个参数，OC函数建议不超过6个参数（OC函数含两个默认参数：self、cmd）

查看系统含参函数汇编是如何实现的

@implementation ViewController

int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    sum(10, 20);
}

@end

由于这是未经过LLDB优化的汇编，所以有冗余的汇编代码。由于sum是叶子函数(最后一个ret)因此不需要lr入栈保存
因此可自己实现相同功能的sum函数：

_sum:
    add x0,x0,x1
    ret

函数参数个数超过8个的情况：

@implementation ViewController

int test(int a,int b,int c,int d,int e,int f,int g,int h,int i) {
    return a + b + c + d + e + f + g + h + I;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    test(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
}

@end

函数返回值大于8个字节的情况：

@implementation ViewController

struct str {
    int a;
    int b;
    int c;
    int d;
    int f;
    int g;
};

struct str getStr(int a,int b,int c,int d,int f,int g) {
//    //24字节开辟堆空间!
//   struct str * str1 = malloc(24);正常情况是返回结构体指针
    struct str str1;
    str1.a = a;
    str1.b = b;
    str1.c = c;
    str1.d = d;
    str1.f = f;
    str1.g = g;
    return str1;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //你的局部变量!!! 我的栈区域!! A  --> B  在B调用完毕之后,B的参数释放了吗???
    struct str str2 = getStr(1, 2, 3, 4, 5, 6);
}

stur作用和str一样，只是stur用来处理4个字节的数据

面试题：函数A调用函数B，在B调用完毕之后,B的参数都释放了吗???

不一定。如果参数超过8个，那么多余的参数是存在函数A的栈中。在B调用完毕之后,B的参数释放不完。

二、函数的局部变量

函数的局部变量放在栈里面!

@implementation ViewController

int funcB(int a,int b) {
    int c = 6;
    return a+b+c;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    funcB(10, 20);
}

@end

函数有局部变量和嵌套调用的情况：

@implementation ViewController

int funcB(int a,int b) {
    int c = 6;
    int d = funcSum(a, b, c);
    int e = funcSum(a, b, c);
    return d + e;
}

int funcSum(int a,int b,int c) {
    int d = a + b + c;
    printf("%d",d);
    return d;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    funcB(10, 20);
}

@end

三、状态寄存器

CPU内部的寄存器中,有一种特殊的寄存器(对于不同的处理器,个数和结构都可能不同).这种寄存器在ARM中,被称为状态寄存器就是CPSR(current program status register)寄存器
CPSR和其他寄存器不一样,其他寄存器是用来存放数据的,都是整个寄存器具有一个含义.而CPSR寄存器是按位起作用的,也就是说,它的每一位都有专门的含义,记录特定的信息.

注:CPSR寄存器是32位的

CPSR的低8位（包括I、F、T和M[4：0]）称为控制位，程序无法修改,除非CPU运行于特权模式下,程序才能修改控制位!
N、Z、C、V均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变，并且可以决定某条指令是否被执行!意义重大!

N（Negative）标志

CPSR的第31位是 N，符号标志位。它记录相关指令执行后,其结果是否为负.如果为负 N = 1,如果是非负数 N = 0.

注意,在ARM64的指令集中,有的指令的执行时影响状态寄存器的,比如add\sub\or等,他们大都是运算指令(进行逻辑或算数运算)；

Z(Zero)标志

CPSR的第30位是Z，0标志位。它记录相关指令执行后,其结果是否为0.如果结果为0：Z = 1.如果结果不为0：Z = 0.

对于Z的值,我们可以这样来看,Z标记相关指令的计算结果是否为0,如果为0,则Z要记录下"是0"这样的肯定信息.在计算机中1表示逻辑真,表示肯定.所以当结果为0的时候Z = 1,表示"结果是0".如果结果不为0,则Z要记录下"不是0"这样的否定信息.在计算机中0表示逻辑假,表示否定,所以当结果不为0的时候Z = 0,表示"结果不为0"。

C(Carry)标志

CPSR的第29位是C，进位标志位。一般情况下进行无符号数的运算。
加法运算：当运算结果产生了进位时（无符号数溢出），C=1，否则C=0。
减法运算（包括CMP）：当运算时产生了借位时（无符号数溢出），C=0，否则C=1。

对于位数为N的无符号数来说，其对应的二进制信息的最高位，即第N - 1位，就是它的最高有效位，而假想存在的第N位，就是相对于最高有效位的更高位。如下图所示：

进位

我们知道，当两个数据相加的时候，有可能产生从最高有效位想更高位的进位。比如两个32位数据：0xaaaaaaaa + 0xaaaaaaaa,将产生进位。由于这个进位值在32位中无法保存，我们就只是简单的说这个进位值丢失了。其实CPU在运算的时候，并不丢弃这个进位制，而是记录在一个特殊的寄存器的某一位上。ARM下就用C位来记录这个进位值。比如，下面的指令

mov w0,#0xaaaaaaaa；0xa 的二进制是 1010
adds w0,w0,w0； 执行后 相当于 1010 << 1 进位1（无符号溢出） 所以C标记 为 1
adds w0,w0,w0； 执行后 相当于 0101 << 1 进位0（无符号没溢出） 所以C标记 为 0
adds w0,w0,w0； 重复上面操作
adds w0,w0,w0

借位

当两个数据做减法的时候，有可能向更高位借位。再比如，两个32位数据：0x00000000 - 0x000000ff,将产生借位，借位后，相当于计算0x100000000 - 0x000000ff。得到0xffffff01 这个值。由于借了一位，所以C位用来标记借位。C = 0.比如下面指令：

mov w0,#0x0
subs w0,w0,#0xff ;
subs w0,w0,#0xff
subs w0,w0,#0xff

adds、subs会改变标志位， add、sub不会改变标志位。都会改变操作的寄存器的值

V(Overflow)溢出标志

CPSR的第28位是V，溢出标志位。在进行有符号数运算的时候，如果超过了机器所能标识的范围，称为溢出。

正数 + 正数为负数溢出
负数 + 负数为正数溢出
正数 + 负数不可能溢出（同样宽度的数据）

CPU在进行计算时并不知道参与计算的数是有符号数还是无符号数，C标志位会将参与计算的数据当做无符号数进行相应标记，V标志位会将参与计算的数据当做有符号数进行相应标记。在上层代码读取计算结果时通过自己是有无符号数读取C或V标记判断计算结果是否溢出。

条件代码：

@implementation ViewController

void func() {
    int a = 1;
    int b = 2;

    if (a == b) {
        printf("a == b\n");
    } else {
        printf("error\n");
    }
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    func();
}

@end

将状态寄存器(cpsr)的值由0x80000000改为0x40000000就能将cpsr的Z标志改为1，这样就能让条件跳转指令认为a-b=0从而a == b。（判断指令==底层就是减法sub指令）

.m文件中编写汇编代码：

@implementation ViewController

void func() {
//    int a = 1;
//    int b = 2;
//
//    if (a == b) {
//        printf("a == b\n");
//    } else {
//        printf("error\n");
//    }
    asm(
        "mov w0,#0xaaaaaaaa\n"
        "adds w0,w0,w0\n"
        "adds w0,w0,w0\n"
        "adds w0,w0,w0\n"
        "adds w0,w0,w0\n"
        );
    
}

@end