iOS 彙編基礎（三）還原高階程式碼之迴圈和判斷
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的彙編程式碼如下：
067A0 _func ; CODE XREF: _main+28↓p
var_8 = -8
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10 //拉伸棧空間
STR W0, [SP,#0x10+var_4] //把w0寫入記憶體 int var_4=w0
STR W1, [SP,#0x10+var_8] //把w1寫入記憶體 int var_8 =w1
LDR W0, [SP,#0x10+var_4] //把w0從記憶體var_4中讀出來 int w0= var_4
LDR W1, [SP,#0x10+var_8] //把w1從記憶體var_8中讀出來 int w1= var_8
CMP W0, W1 //比較w0和w1
B.LE loc_1000067CC //如果w0<=w1那麼跳轉到loc_1000067CC處執行
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //以上兩句獲取全域性變數g的儲存地址
LDR W9, [SP,#0x10+var_4] //int w9=var_4
STR W9, [X8] // 把w9讀到x8的記憶體地址中去，即 *x8=w9
loc_1000067CC
ADD SP, SP, #0x10 //恢復棧 棧平衡
RET //返回的時候沒有任何操作以及沒有對x0進行操作,所以沒有返回值
main函式的彙編如下:
_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
- 因為在main中呼叫func之前
MOV X0, X8 和 MOV X1, X9x0-x7儲存引數，w是x的低32位，所以func有兩個引數。 - 在main中，因為
MOV W8, #0xA和MOV W9, #0x14所以func的兩個引數分別是#0xA和#0x14換算成10進製為10和20，以上得到void func(int a, int b)main中呼叫func(10,20) - 在func的彙編中
SP, SP, #0x10這是拉伸棧空間，拉伸#0x10即16個位元組。拉伸多少棧空間和區域性變數引數以及是否保護x29,x30有關。 - 根據func中的註釋的分析，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;
} 由此獲得 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;
}
彙編如下:
var_8 = -8
var_4 = -4
SUB SP, SP, #0x10 //拉伸16位元組棧空間
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] //以上為w8,w9進行記憶體保護
CMP W8, W9 // if(w8 <= w9)執行loc_1000068E0處程式碼
B.LE loc_1000068E0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //獲取全域性變數g
LDR W9, [SP,#0x10+var_4]
STR W9, [X8] //x8地址的內容為var_4的內容
B loc_1000068F0 //跳轉到loc_1000068F0處執行
---------------------------------------------------------------------------
loc_1000068E0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //獲取全域性變數g儲存到x8的地址中
LDR W9, [SP,#0x10+var_8]
STR W9, [X8] //x8的內容為var_8的內容
loc_1000068F0
ADRP X8, #_g@PAGE
ADD X8, X8, #_g@PAGEOFF //獲取全域性變數g儲存到x8的地址中
LDR W0, [X8] //x8的內容為x0的內容
ADD SP, SP, #0x10 //棧平衡
RET
- 在func中，沒有對x0-x7進行保護，main中x0-x7也沒有入棧，那麼func沒有引數
- func中，RET之前對w0進行了操作，所以有返回值。函式返回值一般為x0(w0是x0的低32位.返回值為x8,x8=g,那麼返回值為g
- 還可以看出g進行了賦值操作，賦值給var_4和var_8，那麼g的型別為var_4和var_8的型別。
- 還可得出var_4和var_8就是區域性變數 W8和W9，w8=20;w9 = 10;
以上還原成高階程式碼為：
int func()
{
int w8 = 20;
int w9=10;
if(w8 > w9)
{
g=w8;
}
else{
g = w9;
}
*x8 = g;
int w0=*x8;
return w0;
}
總結：CMP 和B.LE(小於等於)再加上B組成if else，只有cmp和B組成if等判斷語句
二 常見的cmp（Compare）比較指令
CMP 把一個暫存器的內容和另一個暫存器的內容或立即數進行比較。但不儲存結果，只是正確的更改標誌。
一般CMP做完判斷後會進行跳轉，後面通常會跟上B指令！
- BL 標號：跳轉到標號處執行
- BL 標號：比較結果是小於等於，執行標號，否則不跳轉
- B.GT 標號：比較結果是大於（greater than），執行標號，否則不跳轉
- B.GE 標號：比較結果是大於等於（greater than or equal to），執行標號，否則不跳轉
- B.EQ 標號：比較結果是等於，執行標號，否則不跳轉
- B.HI 標號：比較結果是無符號大於，執行標號，否則不跳轉
三 迴圈
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] //引數w0入棧 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)返回去執行loc_1000068D4
ADD SP, SP, #0x10 //棧平衡
RET
*/
}
- main的彙編中由
MOV W8, #1 ;MOV X0, X8 ; BL _funa可以看出funa的引數為int x0=1。 - 先執行loc_1000068D4，再判斷CMP和 B.LE，符合條件就再回去執行loc_1000068D4，由此可以得出為do while迴圈
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
*/
}
- 大於等於的時候執行
loc_1000068F8恢復棧平衡，然後RET，當不符合條件小於的時候執行loc_1000068D0，然後迴圈。可以判斷出是while(<){...}
3. for迴圈
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的彙編程式碼是：
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迴圈和while的彙編程式碼基本是一樣的，for和while的效率是一樣的
四 Swicth
1. case選擇條件連續且分支小於等於3時
程式碼如下:
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動態彙編分析如下：
- 首先引數-1，最小的分支，看等不等於，等於就列印，然後結束函式；如果不等於就繼續引數-2，減去第二個分支，看等不等於，以此類推，直到函式結束。
- 相當於if-else直到函式結束
2. case選擇條件連續且分支大於3時
程式碼如下:
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
- 先減去最大值，判斷是否是default
-
再差表，偏移量，在表中查到相應地址，如下:
2.png - 獲取x8地址
0x100a2a844 <+44>: adrp x8, 0
x8=x8(0x100a2a844)去掉低12位 ->x8=0x100a2a000，然後0左移3位,x8=0x100a2a00;0x100a2a848 <+48>: add x8, x8, #0x8c8 ; =0x8c8x8=0x100a2a000+0x8c8 =0x100a2a8c8 -
ldur x9, [x29, #-0x10]x9=x8,引數為2，那麼x9=1 -
ldrsw x10, [x8, x9, lsl #2]因為x9, lsl #2x9左移2位得到偏移量=0x100即4個位元組，那麼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那麼x10=0xffffa8，從右往左讀，一個位元組一個位元組的讀，可以把斷點達到ldrsw x10, [x8, x9, lsl #2]這一行，然後register read x10驗證，驗證得到:x10 = 0xffffffffffffffa8 - 因為x10為負數，負數演算法：取反加一（0xff-0xa8+1)得到所以
add x8, x10, x8x8=x8-0x58= 0x100a2a8c8-0x58= 0x100a2a870 -
0x100f6e858 <+64>: br x8會跳轉到0x100f6e870 <+88>: adrp x0, 1繼續執行，可以xcode斷點到0x100f6e858 <+64>: br x8這一行，然後單步走一個ni進行驗證；
switch總結：
1、假設switch語句的分支比較少的時候（例如3，少於4的時候沒有意義）沒有必要使用此結構，相當於if。
2、各個分支常量的差值較大的時候，編譯器會在效率還是記憶體進行取捨，這個時候編譯器還是會編譯成類似於if，else的結構。
3、在分支比較多的時候：在編譯的時候會生成一個表（跳轉表每個地址四個位元組）。
五 檢視全域性或者常量
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檢視得到(char *) $1 = 0x0000000100aeff18 "string"
- 全域性變數也一樣
六 編譯器優化
- 選擇優化策略：build setting -> optimization level ->debug ->fastest smallest然後編譯
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
- 由於int c的值沒有用到，編譯器直接去掉了垃圾程式碼
int main(int argc, char * argv[]) {
int c = sum(1, 2);
NSLog(@"%d",c);
return 0;
}
就算用到了int c，編譯器會直接把結果賦給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
六 多執行緒之間共用暫存器，會對當前暫存器進行保護，作業系統會對記憶體進行保護，以防止資源搶奪。
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