使用ARM汇编破解iOS程序基础知识分享


一、Thumb指令与ARM指令

  Thumb指令为16位,因此存储代码的密度高,节省存储空间。但是功能不全,它只是ARM指令(32位)集的补充,是ARM指令集下的一个子集。在初级阶段我们不需要了解这些知识,只要有个概念知道有这么个东西就可以。

二、ARM的寄存器初步了解

  R0-R3:        用于函数参数及返回值的传递,超过4个参数,其它参数存在栈中,在ARM中栈是向下生长的,R0还可以作为返回值。
  R4-R6, R8,R10-R11: 没有特殊规定,就是普通的通用寄存器
  R7:          栈帧指针,指向母函数与被调用子函数在栈中的交界。
  R9:          在iOS3.0被操作系统保留
  R12:         内部过程调用寄存器,动态链接时会用到,不必深究
  R13:         SP(stack pointer),是栈顶指针
  R14:         LR(link register),存放函数的返回地址。
  R15:         PC(program counter),指向当前指令地址。
  CPSR:        当前程序状态寄存器,在用户状态下存放像condition标志中断禁用等标志的。
  另外还有VFP(向量浮点运算)相关的寄存器,不在列举。

三、常用汇编

  助记符  说明
  ADC  带进位的加法
  ADD  加法
  AND  逻辑与
  B    分支跳转,很少单独使用
  BL 分支跳转,跳转后返回地址存入r14
  BX 分支跳转,并切换指令模式(Thumb/ARM)
  CMP 比较值,结果存在程序状态寄存器,一般用于分支判断
  BEQ 结果为0则跳转
  BNE 结果不为0跳转
  LDR 加寄存器,从内存加载到寄存器
  LDRB 装载字节到寄存器
  LDRH 装载半字到寄存器(一个字是32位)
  LSL 逻辑左移这是一个选项,不是指令
  LSR 逻辑右移这是一个选项,不是指令
  MOV 传送值/寄存器到一个寄存器
  STR 存储一个寄存器,寄存器值存到内存
  STRB 存储一个字节
  STRH 存储一个半字
  SUB 减法
  PUSH POP 堆栈操作

四、函数调用

  函数的参数、局部变量、返回地址都在栈上存着,这部分栈上的内存称为栈帧。和R0~R15(不一定全部)、CPSR等一起构成了函数的运行环境。每一个函数系统都会分配一个栈帧,执行完成后系统自动收回。每个函数都以为R0~R15、CPSR等CPU相关寄存器为自己一人享有,所以要做一些必要操作。

  举个例子:假设A调用B时,那么A要保存自己的运行环境(保存现场),B执行完后,要恢复A的运行环境(恢复现场);另外A还可以通过R0—R4来传递参数,参数超过4个可以通过栈,B返回时可以通过R0传递返回值。其中主要涉及的就是栈的操作和寄存器的操作。下图为函数调用前后栈的布局,左边为调用前,右边为调用后,当B返回时应回到左边状态(A调用B之前的状态,就像没有调用B一样)。

  在上图中,一个栈帧除了已经提到的参数区域(parameter area)、链接区域(linkage area)、局部变量存储区(local storage area)外还有栈帧指针存放区域(saved frame pointer)、寄存器存储区(saved registers area),栈帧寄存器就不再解释,寄存器存储区:保存非易失寄存器(R4,R5,R6,R8,R10,R11),后面的汇编代码例子会介绍。

  开始调用(现场保护):

  1)LR入栈;

  2)R7入栈,包存要恢复的寄存器入栈;

  3)R7 = SP地址;

  4)将callee会修改且在返回caller时需要恢复的寄存器入栈;

  5)分配栈空间给子程序使用。

  下图为汇编代码(使用hopper disassemble反编译的代码),分析如下:

  第一行:将LR, R7, R4-R6入栈;

  第二行:r7=sp-0xc(指向old R7),之所以减去0xc因为PUSH后,r4,r5,r6占去12个字节;

  第三行:保存要恢复的寄存器;

  第四行:给当前函数开辟栈空间。

  函数返回(恢复现场):

  1)释放栈空间;

  2)恢复所保存的寄存器;

  3)恢复R7;

  4)将之前存放的LR从栈上弹出到PC,这样函数就返回了。

  下图为汇编代码(使用hopper disassemble反编译的代码),分析如下:

  第一行:释放栈空间;

  第二行:恢复保存的寄存器;

  第三行:恢复保存的寄存器,恢复R7,将之前存放的LR从栈上弹出到PC。



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