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使用ARM匯編破解iOS程序基礎知識分享

編輯:IOS開發綜合

一、Thumb指令與ARM指令

  Thumb指令為16位,因此存儲代碼的密度高,節省存儲空間。但是功能不全,它只是ARM指令(32位)集的補充,是ARM指令集下的一個子集。在初級階段我們不需要了解這些知識,只要有個概念知道有這麼個東西就可以。

二、ARM的寄存器初步了解

  R0-R3:        用於函數參數及返回值的傳遞,超過4個參數,其它參數存在棧中,在ARM中棧是向下生長的,R0還可以作為返回值。
  R4-R6, R8,R10-R11: 沒有特殊規定,就是普通的通用寄存器
  R7:          棧幀指針,指向母函數與被調用子函數在棧中的交界。
  R9:          在iOS3.0被操作系統保留
  R12:         內部過程調用寄存器,動態鏈接時會用到,不必深究
  R13:         SP(stack pointer),是棧頂指針
  R14:         LR(link register),存放函數的返回地址。
  R15:         PC(program counter),指向當前指令地址。
  CPSR:        當前程序狀態寄存器,在用戶狀態下存放像condition標志中斷禁用等標志的。
  另外還有VFP(向量浮點運算)相關的寄存器,不在列舉。

三、常用匯編

  助記符  說明
  ADC  帶進位的加法
  ADD  加法
  AND  邏輯與
  B    分支跳轉,很少單獨使用
  BL 分支跳轉,跳轉後返回地址存入r14
  BX 分支跳轉,並切換指令模式(Thumb/ARM)
  CMP 比較值,結果存在程序狀態寄存器,一般用於分支判斷
  BEQ 結果為0則跳轉
  BNE 結果不為0跳轉
  LDR 加寄存器,從內存加載到寄存器
  LDRB 裝載字節到寄存器
  LDRH 裝載半字到寄存器(一個字是32位)
  LSL 邏輯左移這是一個選項,不是指令
  LSR 邏輯右移這是一個選項,不是指令
  MOV 傳送值/寄存器到一個寄存器
  STR 存儲一個寄存器,寄存器值存到內存
  STRB 存儲一個字節
  STRH 存儲一個半字
  SUB 減法
  PUSH POP 堆棧操作

四、函數調用

  函數的參數、局部變量、返回地址都在棧上存著,這部分棧上的內存稱為棧幀。和R0~R15(不一定全部)、CPSR等一起構成了函數的運行環境。每一個函數系統都會分配一個棧幀,執行完成後系統自動收回。每個函數都以為R0~R15、CPSR等CPU相關寄存器為自己一人享有,所以要做一些必要操作。

  舉個例子:假設A調用B時,那麼A要保存自己的運行環境(保存現場),B執行完後,要恢復A的運行環境(恢復現場);另外A還可以通過R0—R4來傳遞參數,參數超過4個可以通過棧,B返回時可以通過R0傳遞返回值。其中主要涉及的就是棧的操作和寄存器的操作。下圖為函數調用前後棧的布局,左邊為調用前,右邊為調用後,當B返回時應回到左邊狀態(A調用B之前的狀態,就像沒有調用B一樣)。

  在上圖中,一個棧幀除了已經提到的參數區域(parameter area)、鏈接區域(linkage area)、局部變量存儲區(local storage area)外還有棧幀指針存放區域(saved frame pointer)、寄存器存儲區(saved registers area),棧幀寄存器就不再解釋,寄存器存儲區:保存非易失寄存器(R4,R5,R6,R8,R10,R11),後面的匯編代碼例子會介紹。

  開始調用(現場保護):

  1)LR入棧;

  2)R7入棧,包存要恢復的寄存器入棧;

  3)R7 = SP地址;

  4)將callee會修改且在返回caller時需要恢復的寄存器入棧;

  5)分配棧空間給子程序使用。

  下圖為匯編代碼(使用hopper disassemble反編譯的代碼),分析如下:

  第一行:將LR, R7, R4-R6入棧;

  第二行:r7=sp-0xc(指向old R7),之所以減去0xc因為PUSH後,r4,r5,r6占去12個字節;

  第三行:保存要恢復的寄存器;

  第四行:給當前函數開辟棧空間。

  函數返回(恢復現場):

  1)釋放棧空間;

  2)恢復所保存的寄存器;

  3)恢復R7;

  4)將之前存放的LR從棧上彈出到PC,這樣函數就返回了。

  下圖為匯編代碼(使用hopper disassemble反編譯的代碼),分析如下:

  第一行:釋放棧空間;

  第二行:恢復保存的寄存器;

  第三行:恢復保存的寄存器,恢復R7,將之前存放的LR從棧上彈出到PC。

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