C語言逆向之循環結構分析

嵌入式ARM 2021-05-13 06:55

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C語言的循環結構有for循環、while循環、do循環和goto循環。本文介紹前3種循環方式。

1. for循環結構

for循環也可以稱為步進循環，它的特點是常用于已經明確了循環的范圍。看一個簡單的C語言代碼，具體如下：

#include <stdio.h>int main(){  int nNum = 0, nSum = 0;  for ( nNum = 1; nNum <= 100; nNum ++ )  {    nSum += nNum;  }  printf("nSum = %d \r\n", nSum);  return 0;}

這是很典型的求1～100的累加和的程序。通過這個程序來認識關于for循環結構的反匯編代碼。

.text:00401028 mov [ebp+nNum], 0.text:0040102F mov [ebp+nSum], 0.text:00401036 mov [ebp+nNum], 1.text:0040103D jmp short LOC_CMP.text:0040103F ; ---------------------------------------------------------.text:0040103F.text:0040103F LOC_STEP: ; CODE XREF: _main+47j.text:0040103F mov eax, [ebp+nNum].text:00401042 add eax, 1.text:00401045 mov [ebp+nNum], eax.text:00401048.text:00401048 LOC_CMP: ; CODE XREF: _main+2Dj.text:00401048 cmp [ebp+nNum], 64h.text:0040104C jg short LOC_ENDFOR.text:0040104E mov ecx, [ebp+nSum].text:00401051 add ecx, [ebp+nNum].text:00401054 mov [ebp+nSum], ecx.text:00401057 jmp short LOC_STEP.text:00401059 ; ---------------------------------------------------------.text:00401059.text:00401059 LOC_ENDFOR: ; CODE XREF: _main+3Cj.text:00401059 mov edx, [ebp+nSum].text:0040105C push edx.text:0040105D push offset Format ; "nSum = %d \r\n".text:00401062 call _printf.text:00401067 add esp, 8.text:0040106A xor eax, eax

這次的反匯編代碼，修改了其中的變量、標號，看起來更加直觀。從修改的標號來看，for結構可以分為3部分，在LOC_STEP上面的部分是初始化部分，在LOC_STEP下面的部分是修改循環變量的部分，在LOC_CMP下面和LOC_ENDFOR上面部分是比較循環條件和循環體的部分。

for循環的反匯編結構如下：

; 初始化循環變量  jmp LOC_CMPLOC_STEP:  ; 修改循環變量LOC_CMP:  ; 循環變量的判斷  jxx LOC_ENDFOR  ; 循環體  jmp LOC_STEPLOC_ENDOF:

再用IDA來看一下生成的流程結構圖，如圖1所示。

圖1 for結構的流程圖

2. do…while循環結構

do循環的循環體總是會被執行一次，這是do循環與while循環的區別。這里還是1～100的累加和代碼，來看一下它的反匯編結構。先看C語言代碼，具體如下：

#include <stdio.h>int main(){  int nNum = 1, nSum = 0;  do  {    nSum += nNum;    nNum ++;  } while ( nNum <= 100 );  printf("nSum = %d \r\n", nSum);  return 0;}

do循環的結構要比for循環的結構簡單很多，反匯編代碼也少很多。先來看一下IDA生成的流程圖，如圖2所示。

圖2 do循環流程圖

反匯編代碼如下：

.text:00401028 mov [ebp+nNum], 1.text:0040102F mov [ebp+nSum], 0.text:00401036.text:00401036 LOC_DO: ; CODE XREF: _main+3Cj.text:00401036 mov eax, [ebp+nSum].text:00401039 add eax, [ebp+nNum].text:0040103C mov [ebp+nSum], eax.text:0040103F mov ecx, [ebp+nNum].text:00401042 add ecx, 1.text:00401045 mov [ebp+nNum], ecx.text:00401048 cmp [ebp+nNum], 64h.text:0040104C jle short LOC_DO.text:0040104E mov edx, [ebp+nSum].text:00401051 push edx.text:00401052 push offset Format ; "nSum = %d \r\n".text:00401057 call _printf.text:0040105C add esp, 8.text:0040105F xor eax, eax

do循環的主體就在LOC_DO和0040104C的jle之間。其結構整理如下：

  ; 初始化循環變量LOC_DO:  ; 執行循環體  ; 修改循環變量  ; 循環變量的比較  Jxx LOC_DO

3. while循環結構

while循環與do循環的區別在于，在進入循環體之前需要先進行一次條件判斷，循環體有可能因為循環條件的不成立而一次也不執行。看1～100累加和的while循環代碼：

#include <stdio.h>int main(){  int nNum = 1, nSum = 0;  while ( nNum <= 100 )  {    nSum += nNum;    nNum ++;  }  printf("nSum = %d \r\n", nSum);  return 0;}

再來看一下它的反匯編代碼，while循環比do循環多了一個條件的判斷，因此會多一條分支。反匯編代碼如下：

.text:00401028 mov [ebp+nNum], 1.text:0040102F mov [ebp+nSum], 0.text:00401036.text:00401036 LOC_WHILE: ; CODE XREF: _main+3Ej.text:00401036 cmp [ebp+nNum], 64h.text:0040103A jg short LOC_WHILEEND.text:0040103C mov eax, [ebp+nSum].text:0040103F add eax, [ebp+nNum].text:00401042 mov [ebp+nSum], eax.text:00401045 mov ecx, [ebp+nNum].text:00401048 add ecx, 1.text:0040104B mov [ebp+nNum], ecx.text:0040104E jmp short LOC_WHILE.text:00401050 ; -----------------------------------------------------------.text:00401050.text:00401050 LOC_WHILEEND: ; CODE XREF: _main+2Aj.text:00401050 mov edx, [ebp+nSum].text:00401053 push edx.text:00401054 push offset Format ; "nSum = %d \r\n".text:00401059 call _printf.text:0040105E add esp, 8.text:00401061 xor eax, eax

while循環的主要部分全部在LOC_WHILE和LOC_WHILEEND之間。在LOC_WHILE下面的兩句是cmp和jxx指令，在LOC_WHILEEND上面是jmp指令。這兩部分是固定的格式，其結構整理如下：

  ; 初始化循環變量等LOC_WHILE:  cmp xxx, xxx  jxx LOC_WHILEEND  ; 循環體  jmp LOC_WHILELOC_WHILEEND:

再來看一下IDA生成的流程圖，如圖3所示。

圖3 while循環流程圖

對于for循環、do循環和while循環這3種循環而言，do循環的效率顯然高些，而while循環相對來說比for循環效率又高些。

參考文獻：C++ 黑客編程揭秘與防范（第3版）

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