CSAPP - 流程化的人工反汇编 string_length, strings_not_equal

文章目录

    • 反汇编的流程
    • string_length 的反汇编，第二次尝试
    • strings_not_equal 反汇编，第二次尝试
    • 一些“定式”的整理
      • 定式1： cmp 和 je/jne
      • 定式2：test A,A 和 je/jne

反汇编的流程

依然是 CSAPP bomblab phase_1 的小白视角的理解。先前已经根据汇编代码，手工翻译到了C代码，但是步骤上显得很吃力。为什么呢？汇编代码比较短的时候（比如10行之内），能够记住每个寄存器的值； 汇编代码超过10行时，很容易忘记每个寄存器里的值。虽然可以用注释的方式，把变量和寄存器名字绑定起来，但是每翻译一小段汇编代码后，就需要更新对应的C代码，过于繁琐了。例如 strings_not_equal 大概分成了10小段汇编代码。而且这个划分未必是合理的，还容易漏掉内容。

本篇则是前面两篇的尝试手工反汇编的重构版本： 使用了标准的4个步骤，让反汇编变得容易：

  • 先获取汇编代码
  • 在汇编代码上，以注释的形式，逐句翻译为C代码，期间会多次写出goto，也就是 je,jne,jmp 这些的跳转
  • 抄写注释里写出的C代码，并增加用到了的 label，使得 goto 能正确跳转。此时也许直接用C编译器编译，能编译通过
  • 消除goto和label：可能有很多goto，可以分两次、三次消除
  • 简化代码： 在消除 goto 的时候， 对于 for 循环、while循环的原始C代码，一定会看到重复代码，可能上一步没消除干净，这一步处理掉

string_length 的反汇编，第二次尝试

第0步： 打开 gdb， 查看函数汇编代码：

gdb bomb
(gdb) disas string_length

第1步： 复制汇编代码到文本文件，在汇编代码右侧，逐句写出对应的C代码

Dump of assembler code for function string_length:                  // int string_length(char* str)0x000000000040131b <+0>:     cmp    BYTE PTR [rdi],0x0           // if (*str==0)0x000000000040131e <+3>:     je     0x401332 <string_length+23>  //    goto label230x0000000000401320 <+5>:     mov    rdx,rdi                      // char* p = str;0x0000000000401323 <+8>:     add    rdx,0x1                      // p += 1;0x0000000000401327 <+12>:    mov    eax,edx                      // int ret = p;0x0000000000401329 <+14>:    sub    eax,edi                      // ret = ret - str;0x000000000040132b <+16>:    cmp    BYTE PTR [rdx],0x0           // if (!(*p == 0))0x000000000040132e <+19>:    jne    0x401323 <string_length+8>   //      goto label80x0000000000401330 <+21>:    repz ret                            // return ret0x0000000000401332 <+23>:    mov    eax,0x0                      // ret = 00x0000000000401337 <+28>:    ret                                 // return ret

第2步：抄写C代码，并且添加用到的label，这些 label 是 goto 的目的位置

int string_length(char* str)
{if (*str == 0){goto label23;}char* p = str;
label8:p += 1;int ret = p - str;if (*p != 0){goto label8;}return ret;
label23:ret = 0;return ret;
}

第3步：消除 goto 和 label:

int string_length(char* str)
{if (*str == 0){return 0;}char* p = str;while (true){p += 1;int ret = p - str;if (*p == 0){return ret;}}
}

第4步： 消除冗余C代码

int string_length(char* str)
{if (*str == 0){return 0;}char* p = str;int ret = 1;while (true){p += 1;ret = p - str;if (*p == 0){break;}}return ret;
}

第5步： 消除冗余C代码

int string_length(char* str)
{for (char* p = str; ; p++){int ret = p - str;if (*p == 0){return ret;}}
}

strings_not_equal 反汇编，第二次尝试

第0步： gdb 加载可执行文件， 使用 disas 命令查看反汇编代码。

gdb bomb
(gdb) disas strings_not_equal:

第1步： 在汇编代码右侧，逐句写出对应的C代码：

Dump of assembler code for function strings_not_equal:                  //  int strings_not_equal(const char* s1, const char* s2) {0x0000000000401338 <+0>:     push   r12                              //0x000000000040133a <+2>:     push   rbp                              //0x000000000040133b <+3>:     push   rbx                              //0x000000000040133c <+4>:     mov    rbx,rdi                          //  char* p1 = s1;    根据后面 BYTE PTR 能确定类型是 char*0x000000000040133f <+7>:     mov    rbp,rsi                          //  char* p2 = s2;0x0000000000401342 <+10>:    call   0x40131b <string_length>         //  int len1 = string_length(s1);0x0000000000401347 <+15>:    mov    r12d,eax                         //0x000000000040134a <+18>:    mov    rdi,rbp                          //  char* p = s2;0x000000000040134d <+21>:    call   0x40131b <string_length>         //  int len2 = string_length(p);0x0000000000401352 <+26>:    mov    edx,0x1                          //  int ret = 1;0x0000000000401357 <+31>:    cmp    r12d,eax                         //  if (len1 != len2)0x000000000040135a <+34>:    jne    0x40139b <strings_not_equal+99>  //      goto label990x000000000040135c <+36>:    movzx  eax,BYTE PTR [rbx]               //  char c1 = *p1;0x000000000040135f <+39>:    test   al,al                            //  if (c1 == '\0')0x0000000000401361 <+41>:    je     0x401388 <strings_not_equal+80>  //      goto label800x0000000000401363 <+43>:    cmp    al,BYTE PTR [rbp+0x0]            //  if (c1 == *p2)0x0000000000401366 <+46>:    je     0x401372 <strings_not_equal+58>  //      goto label580x0000000000401368 <+48>:    jmp    0x40138f <strings_not_equal+87>  //  goto label870x000000000040136a <+50>:    cmp    al,BYTE PTR [rbp+0x0]            //  if (c1 != *p2)0x000000000040136d <+53>:    nop    DWORD PTR [rax]                  //0x0000000000401370 <+56>:    jne    0x401396 <strings_not_equal+94>  //      goto label940x0000000000401372 <+58>:    add    rbx,0x1                          //  p1++;0x0000000000401376 <+62>:    add    rbp,0x1                          //  p2++;0x000000000040137a <+66>:    movzx  eax,BYTE PTR [rbx]               //  c1 = *p1;0x000000000040137d <+69>:    test   al,al                            //  if (c1 != '\0')0x000000000040137f <+71>:    jne    0x40136a <strings_not_equal+50>  //      goto label500x0000000000401381 <+73>:    mov    edx,0x0                          //  ret = 00x0000000000401386 <+78>:    jmp    0x40139b <strings_not_equal+99>  //  goto label990x0000000000401388 <+80>:    mov    edx,0x0                          //  ret = 00x000000000040138d <+85>:    jmp    0x40139b <strings_not_equal+99>  //  goto label990x000000000040138f <+87>:    mov    edx,0x1                          //  ret = 10x0000000000401394 <+92>:    jmp    0x40139b <strings_not_equal+99>  //  goto label990x0000000000401396 <+94>:    mov    edx,0x1                          //  ret = 10x000000000040139b <+99>:    mov    eax,edx                          //  return ret0x000000000040139d <+101>:   pop    rbx0x000000000040139e <+102>:   pop    rbp0x000000000040139f <+103>:   pop    r120x00000000004013a1 <+105>:   ret

第2步： 逐句抄写 C 代码， 并且添加对应的 label, 用于 goto:

int strings_not_equal(const char* s1, const char* s2)
{char* p1 = s1;char* p2 = s2;int len1 = string_length(s1);int len2 = string_length(s2);int ret = 1;if (len1 != len2){goto label99}char c1 = *p1;if (c1 =='\0'){goto label80;}if (c1 == *p2){goto label58;}else{goto label87;}
label50:if (c1 != *p2){goto label94;}
label58:p1++;p2++;c1 = *p1;if (c1 != '\0')goto label50ret = 0;goto label99;label80:ret = 0;goto label99;
label87:ret = 1;goto label99;
label94:ret = 1;goto label99;label99:return ret;
}

第3步： 消除用于返回返回值的 goto:

int strings_not_equal(const char* s1, const char* s2)
{char* p1 = s1;char* p2 = s2;int len1 = string_length(s1);int len2 = string_length(s2);if (len1 != len2){return 1;}char c1 = *p1;if (c1 =='\0'){return 0;}if (c1 == *p2){goto label58;}else{return 1;}
label50:if (c1 != *p2){return 1;}
label58:p1++;p2++;c1 = *p1;if (c1 != '\0')goto label50return 0;
}

第4步： 消除最后的 goto， 消除重复代码， 转为 while 循环:

int strings_not_equal(const char* s1, const char* s2)
{char* p1 = s1;char* p2 = s2;int len1 = string_length(s1);int len2 = string_length(s2);if (len1 != len2){return 1;}while (true){char c1 = *p1;if (c1 =='\0'){return 0;}if (c1 != *p2){return 1;}p1++;p2++;}
}

一些“定式”的整理

围棋里有定式。反汇编也有定式。

定式1： cmp 和 je/jne

cmp + je: if( A == B) goto C

   0x000000000040131b <+0>:     cmp    BYTE PTR [rdi],0x0           // if (*str==0)0x000000000040131e <+3>:     je     0x401332 <string_length+23>  //    goto label23

cmp + jne: if (A != B) goto C

   0x000000000040132b <+16>:    cmp    BYTE PTR [rdx],0x0           // if (!(*p == 0))0x000000000040132e <+19>:    jne    0x401323 <string_length+8>   //      goto label8

更多例子:

   0x0000000000401357 <+31>:    cmp    r12d,eax                         //  if (len1 != len2)0x000000000040135a <+34>:    jne    0x40139b <strings_not_equal+99>  //      goto label99

   0x0000000000401363 <+43>:    cmp    al,BYTE PTR [rbp+0x0]            //  if (c1 == *p2)0x0000000000401366 <+46>:    je     0x401372 <strings_not_equal+58>  //      goto label58

   0x0000000000401368 <+48>:    jmp    0x40138f <strings_not_equal+87>  //  goto label870x000000000040136a <+50>:    cmp    al,BYTE PTR [rbp+0x0]            //  if (c1 != *p2)

   0x000000000040136a <+50>:    cmp    al,BYTE PTR [rbp+0x0]            //  if (c1 != *p2)0x000000000040136d <+53>:    nop    DWORD PTR [rax]                  //0x0000000000401370 <+56>:    jne    0x401396 <strings_not_equal+94>  //      goto label94

定式2：test A,A 和 je/jne

test A,A + je: if (A == 0) goto B

   0x000000000040135f <+39>:    test   al,al                            //  if (c1 == '\0')0x0000000000401361 <+41>:    je     0x401388 <strings_not_equal+80>  //      goto label80

test A, A + jne: if (A != 0) goto B

   0x000000000040137d <+69>:    test   al,al                            //  if (c1 != '\0')0x000000000040137f <+71>:    jne    0x40136a <strings_not_equal+50>  //      goto label50

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慢 SQL 的优化思路

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分析慢 SQL 如何定位慢 SQL 呢&#xff1f; 可以通过 slow log 来查看慢SQL&#xff0c;默认的情况下&#xff0c;MySQL 数据库是不开启慢查询日志&#xff08;slow query log&#xff09;。所以我们需要手动把它打开。 查看下慢查询日志配置&#xff0c;我们可以使用 show …
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