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[原创]通过示例学习Arm汇编01
2021-11-23 11:05 3514

[原创]通过示例学习Arm汇编01

2021-11-23 11:05
3514

前段时间通篇概览一遍汇编语言程序设计——基于ARM体系结构(第4版), 总感觉纸上得来终觉浅, 并不能够让我产生一种读汇编就跟读C代码一样那种流畅的感觉. 如果我们越熟悉, 越发觉得他们是有规律可循的, 这里做一下对应的记录, 互相共勉.

 

后期的一些补充和更新会放在GITHUB:

 

https://github.com/yhnu/note/tree/master/arm/01register.md

通用寄存器并不通用

表面上arm为我们提供了31个通用寄存器, 但其实他们并不通用, 或者说编译在编译代码时, 并不是随意的给寄存器赋值的, 他们都被划分为了不同的用途和含义, 我们需要记住这些用途,看汇编看起来就不会无从着手了.

 

ARM64提供了31个通用寄存器,其用途如下表:

 

x0~x7:传递子程序的参数和返回值,使用时不需要保存,多余的参数用堆栈传递,64位的返回结果保存在x0中。

 

x8:用于保存子程序的返回地址,使用时不需要保存。

 

x9~x15:临时寄存器,也叫可变寄存器,子程序使用时不需要保存。

 

x16~x17:子程序内部调用寄存器(IPx),使用时不需要保存,尽量不要使用。

 

x18:平台寄存器,它的使用与平台相关,尽量不要使用。

 

x19~x28:临时寄存器,子程序使用时必须保存。

 

x29:帧指针寄存器(FP),用于连接栈帧,使用时必须保存。

 

x30:链接寄存器(LR),用于保存子程序的返回地址。

 

x31:堆栈指针寄存器(SP),用于指向每个函数的栈顶。

 

20211123091457

 

20211122173258

比较重要的寄存器 FP, LR, SP, PC, PSR

20211122145005

  1. 通过PC寄存器状态信息可以了解到目前PC寄存器在等待SVC调用, 处于read函数+4的偏移位置

  2. 通过LR寄存器了解到上一层调用来自sread, 调用链为sread()->read()

  3. PSR寄存器有好几种模式, 目前显示的是用户模式下面的CPSR寄存器的状态信息, 不同的位,具有不同的含义, 图片内已经做了详细的注释信息

次重要寄存器

  1. X0寄存器: 保存返回值

  2. X8寄存器: 子程序返回地址

指令的设计

  1. 没有隐式内存操作指令

所有的内存操作都有对应的指令(LDR/STR)

  1. 不同的指令都有对应的操作数{内存/立即数/寄存器}(对应数量1-3个)

(1) 内存操作数和立即数操作数不能同时存在

 

(2) 内存操作数至多出现一次

 

(3) 寄存器操作数总在最前面

常用的指令

  1. SUB

将某一寄存器的值和另一寄存器的值 相减 并将结果保存在另一寄存器中

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SUB             x0, x1, x2   ; x0 = x1 - x2
SUB             SP, SP, #0x30; 更新栈顶寄存器的值,(可以看出:申请 0x30 字节占空间为临时变量)
  1. STP(stp:store pair)

入栈指令(str 的变种指令,可以同时操作两个寄存器), var_xxx(xxx代表偏移,一般为负数)

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STP             X29, X30, [SP,#0x20+var_s0] ; 入栈指令(str 的变种指令,可以同时操作两个寄存器), 保存X29, X30, X29为FP寄存器, X30为LR寄存器
  1. ADD

将某一寄存器的值和另一寄存器的值 相加 并将结果保存在另一寄存器中

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add x0, x0, #1    ; x0 = x0 + 1
add x0, x1, x2    ; x0 = x1 + x2
add x0, x1, [x2]  ; x0 = x1 + mem(x2)
 
ADD             X29, SP, #0x20; X29 = SP + 0x20, 前面已经保存了寄存器,这里开始使用寄存器
  1. ADR

    这是一条小范围的地址读取指令,它将基于PC的相对偏移的地址读到目标寄存器中;
    使用格式:ADR register exper

  2. ADRP

用来定位数据段中的数据用, 因为 aslr 会导致代码及数据的地址随机化, 用 adrp 来根据 pc 做辅助定位

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ADRP            X8, #aGoing@PAGE        ; "going ...... \n"
ADD             X8, X8, #aGoing@PAGEOFF ; "going ...... \n"
  • 得到一个大小为4KB的页的基址,而且在该页中有全局变量aGoing的地址;ADRP就是讲该页的基址存到寄存器X8中;
  • ADD指令会算出g的地址,X8+#aGoing@PAGEOFF,#aGoing@PAGEOFF是一个偏移量;这样就得到了g的地址X8;

20211122213837

 

对应原理:

  • 编译时,首先会计算出当前PC到exper的偏移量#offset_to_exper
  • pc的低12位清零,然后加上偏移量,给register, 得到的地址,是含有label的4KB对齐内存区域的base地址;
  1. STUR/STR

ST开头的为存数据,比如说STR、STP、STUR

 

U: 表示负数
P: PAIR

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STUR            WZR, [X29,#var_4]       ; var_4 = 0
STUR            W0, [X29,#var_8]        ; var_8 = w0; w0 is argc
STR             X1, [SP,#0x20+var_10]   ; var_10 = x1; x1 is argv
STR             X8, [SP,#0x20+var_18]   ; var_18 = x8;
  1. LDR
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LDR             X0, [SP,#0x20+var_18]   ; x0 = var_18 = x8 = "going" is printf arg0
  1. BL/B/BR

BL: Branch with Link (−16MB to +16MB)

 

B : Branch (−2KB to +2KB)

 

BR: Branch to register (Any value in register)

 

B指令ARM官方文档

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BL              unk_639712B640          ; jump to printf with save lr
BL              unk_639712B650          ; jump to getchar with save lr
B               loc_639712B738          ; while(1)
BR              X17                     ; printf

hello 添加对应注释

20211122190626

PLT 调用特征

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loc_639712B640                            ; CODE XREF: main+28↓p
ADRP            X16, #off_639713BFB0@PAGE ; X16 = PAGE(0x110000)
LDR             X17, [X16,#off_639713BFB0@PAGEOFF] ;  X17 = mem(X16 + offset) ; offset=00112000
ADD             X16, X16, #off_639713BFB0@PAGEOFF  ; X16 = X16 + offset
BR              X17                                ; printf

20211122193628

 

通过printf的plt调用过程,他们使用的策略都是一样的:

  • 使用x16, x17寄存器
  • 首先使用ADRP找到页基址, 然后加载对应页偏移, BR进行寄存器跳转

总结

上面的某些指令只是我们demo中遇到的, 后续还有其他指令我们再进行补充, 某些特征非常明显的我们需要产生映射关系.

寻找有趣人士

为了寻找有趣人士, 强哥建立了一个wx群, 欢迎交流
20211123172421

 

https://github.com/yhnu/op7t


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最后于 2021-11-26 19:51 被github_yhnu编辑 ,原因:
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