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/* Chrysalide - Outil d'analyse de fichiers binaires
* loop.c - détection des boucles dans du code machine
*
* Copyright (C) 2013-2017 Cyrille Bagard
*
* This file is part of Chrysalide.
*
* Chrysalide is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
* Chrysalide is distributed in the hope that it will be useful,
* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
* GNU General Public License for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU General Public License
* along with Chrysalide. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
*/
#include "loop.h"
#include <assert.h>
#include <malloc.h>
#include "block.h"
/**
* Adaptation de l'algorithme : "A New Algorithm for Identifying Loops in Decompilation".
*/
/* Informations associées à un bloc */
typedef struct _bblock_info_t
{
bool traversed; /* Etat du traitement */
unsigned int dfsp_pos; /* Indice dans un chemin */
struct _bblock_info_t *iloop_header; /* Pointeur de bloc d'entête */
bool irreducible; /* Détection d'irreducible */
} bblock_info_t;
/* Informations associées à un lien */
typedef struct _bblock_link_t
{
GCodeBlock *linked; /* Destination du bloc visé */
InstructionLinkType type; /* Type de liaison */
bblock_info_t *info; /* Informations sur ce bloc */
} bblock_link_t;
/* Détermine les liens vers des blocs successeurs d'un bloc. */
static bblock_link_t *get_block_links(GCodeBlock *, bblock_info_t *, bool, size_t *);
#define get_block_predecessors(b, i, c) \
get_block_links(b, i, false, c)
#define get_block_successors(b, i, c) \
get_block_links(b, i, true, c)
/* Libère de la mémoire les liens vers des blocs successeurs. */
static void delete_block_links(bblock_link_t *, size_t);
/* Marque un bloc comme étant un entête de boucle. */
static void tag_loop_head(bblock_info_t *, bblock_info_t *);
/* Parcourt une arborescence de blocs à la recherche de boucles. */
static bblock_info_t *traverse_basic_blocks_dfs(bblock_info_t *, GBlockList *, bblock_info_t *, unsigned int);
/* Indique si une boucle doit être définie. */
static bool _should_be_natural_loop_link(bblock_info_t *, bblock_info_t *);
/* Indique si une boucle doit être définie. */
static bool should_be_natural_loop_link(bblock_info_t *, bblock_info_t *);
/* Définit les boucles entre un ensemble de blocs basiques. */
static void define_basic_blocks_loops(GBlockList *list, bblock_info_t *);
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : block = bloc de code, basique, à considérer. *
* info = informations complémentaires quant aux blocs. *
* succ = true si les successeurs sont visés, false sinon. *
* count = nombre de liens effectivement utiles. [OUT] *
* *
* Description : Détermine les liens vers des blocs successeurs d'un bloc. *
* *
* Retour : Liste de liens retrouvés ou NULL si vraiment aucun. *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static bblock_link_t *get_block_links(GCodeBlock *block, bblock_info_t *info, bool succ, size_t *count)
{
bblock_link_t *result; /* Liste à retourner */
size_t allocated; /* Nombre d'éléments au maximum*/
block_link_t *links; /* Liens associés au bloc */
size_t i; /* Boucle de parcours */
bblock_link_t *new; /* Mémorisation de ce lien */
if (succ)
links = g_code_block_get_destinations(block, &allocated);
else
links = g_code_block_get_sources(block, &allocated);
result = malloc(allocated * sizeof(bblock_link_t));
*count = 0;
for (i = 0; i < allocated; i++)
{
switch (links[i].type)
{
case ILT_EXEC_FLOW:
case ILT_JUMP:
case ILT_CASE_JUMP:
case ILT_JUMP_IF_TRUE:
case ILT_JUMP_IF_FALSE:
new = &result[(*count)++];
new->linked = links[i].linked;
g_object_ref(G_OBJECT(new->linked));
new->type = links[i].type;
new->info = info + g_code_block_get_index(new->linked);
break;
default:
break;
}
unref_block_link(&links[i]);
}
if (links != NULL)
free(links);
return result;
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : links = liste de liens retrouvés ou NULL si vraiment aucun. *
* count = nombre de liens effectivement utiles. *
* *
* Description : Libère de la mémoire les liens vers des blocs successeurs. *
* *
* Retour : - *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static void delete_block_links(bblock_link_t *links, size_t count)
{
size_t i; /* Boucle de parcours */
for (i = 0; i < count; i++)
g_object_unref(G_OBJECT(links[i].linked));
if (links != NULL)
free(links);
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : blk = bloc à mettre à jour. *
* hdr = bloc d'entête à mémoriser. *
* *
* Description : Marque un bloc comme étant un entête de boucle. *
* *
* Retour : - *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static void tag_loop_head(bblock_info_t *blk, bblock_info_t *hdr)
{
bblock_info_t *cur1; /* Boucle de parcours #1 */
bblock_info_t *cur2; /* Boucle de parcours #2 */
bblock_info_t *ih; /* Boucle de parcours #3 */
if (blk == hdr || hdr == NULL)
goto done;
cur1 = blk;
cur2 = hdr;
while (cur1->iloop_header != NULL)
{
ih = cur1->iloop_header;
if (ih == cur2)
goto done;
if (ih->dfsp_pos < cur2->dfsp_pos)
{
cur1->iloop_header = cur2;
cur1 = cur2;
cur2 = ih;
}
else
cur1 = ih;
}
cur1->iloop_header = cur2;
done:
;
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : root = élément racine à considérer. *
* list = liste de blocs de code à consulter. *
* info = informations complémentaires quant aux blocs. *
* pos = position dans le chemin courant. *
* *
* Description : Parcourt une arborescence de blocs à la recherche de boucles.*
* *
* Retour : Entête de boucle trouvée ou NULL. *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static bblock_info_t *traverse_basic_blocks_dfs(bblock_info_t *root, GBlockList *list, bblock_info_t *info, unsigned int pos)
{
GCodeBlock *block; /* Bloc basique courant */
bblock_link_t *links; /* Liste de successeurs */
size_t count; /* Taille de cette liste */
size_t i; /* Boucle de parcours */
bblock_info_t *succ; /* Successeur à traiter */
bblock_info_t *nh; /* Nouvel entête de boucle */
bblock_info_t *h; /* Entête de boucle */
root->traversed = true;
root->dfsp_pos = pos;
block = g_block_list_get_block(list, root - info);
links = get_block_successors(block, info, &count);
for (i = 0; i < count; i++)
{
succ = links[i].info;
/* Cas A : bloc jamais traversé */
if (!succ->traversed)
{
nh = traverse_basic_blocks_dfs(succ, list, info, pos + 1);
tag_loop_head(root, nh);
}
else
{
/* Le successeur est dans DFSP(root) */
if (succ->dfsp_pos > 0)
{
/* Cas B : on le marque en tant qu'entête de boucle */
tag_loop_head(root, succ);
}
/* Cas C : on ne fait rien */
else if (succ->iloop_header == NULL)
{
}
else
{
h = succ->iloop_header;
/* h est dans DFSP(root) */
if (h->dfsp_pos > 0)
{
/* Cas D */
tag_loop_head(root, h);
}
/* h n'est pas dans DFSP(root) */
else
{
/* Cas E : réentrance */
succ->irreducible = true;
while (h->iloop_header != NULL)
{
h = h->iloop_header;
/* h est dans DFSP(root) */
if (h->dfsp_pos > 0)
{
tag_loop_head(root, h);
break;
}
}
}
}
}
}
delete_block_links(links, count);
g_object_unref(G_OBJECT(block));
/* Efface la position du bloc courant dans le chemin */
root->dfsp_pos = 0;
return root->iloop_header;
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : dest = informations du bloc de destination. *
* header = informations de l'entête de boucle. *
* *
* Description : Indique si une boucle doit être définie. *
* *
* Retour : true si une boucle naturelle est bien présente. *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static bool _should_be_natural_loop_link(bblock_info_t *dest, bblock_info_t *header)
{
bool result; /* Conclusion à retourner */
result = (dest == header);
if (!result && header != NULL)
result = should_be_natural_loop_link(dest, header->iloop_header);
return result;
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : dest = informations du bloc de destination. *
* header = informations de l'entête de boucle. *
* *
* Description : Indique si une boucle doit être définie. *
* *
* Retour : true si une boucle naturelle est bien présente. *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static bool should_be_natural_loop_link(bblock_info_t *dest, bblock_info_t *header)
{
bool result; /* Conclusion à retourner */
result = _should_be_natural_loop_link(dest, header);
if (!result && dest->iloop_header != NULL)
result = should_be_natural_loop_link(dest->iloop_header, header);
return result;
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : list = liste de blocs de code à consulter. *
* info = informations complémentaires quant aux blocs. *
* *
* Description : Définit les boucles entre un ensemble de blocs basiques. *
* *
* Retour : - *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
static void define_basic_blocks_loops(GBlockList *list, bblock_info_t *info)
{
size_t available; /* Quantité de blocs présents */
size_t i; /* Boucle de parcours #1 */
bblock_info_t *iter; /* Boucle de parcours #2 */
GCodeBlock *block; /* Bloc basique courant */
bblock_link_t *links; /* Liste de successeurs */
size_t count; /* Taille de cette liste */
size_t k; /* Boucle de parcours #3 */
GArchInstruction *first; /* Instruction initiale de bloc*/
GArchInstruction *last; /* Instruction finale de bloc */
#ifndef NDEBUG
bool status; /* Bilan du changement */
#endif
available = g_block_list_count_blocks(list);
for (i = 0, iter = info; i < available; i++, iter++)
{
block = g_block_list_get_block(list, i);
if (iter->irreducible)
{
links = get_block_predecessors(block, info, &count);
for (k = 0; k < count; k++)
if (should_be_natural_loop_link(iter->iloop_header, links[k].info->iloop_header)
/**
* Il se peut qu'un bloc fasse référence à lui même !
*
* Cf. tests/analysis/disass/jinit_color_converter.bin
*
* On évite ici une boucle sans fin en officialisant cette boucle.
*/
|| links[k].info == iter->iloop_header)
{
g_basic_block_get_boundaries(G_BASIC_BLOCK(links[k].linked), NULL, &last);
g_basic_block_get_boundaries(G_BASIC_BLOCK(block), &first, NULL);
g_arch_instruction_lock_dest(last);
#ifndef NDEBUG
status = g_arch_instruction_change_link(last, first, links[k].type, ILT_LOOP);
assert(status);
#else
g_arch_instruction_change_link(last, first, links[k].type, ILT_LOOP);
#endif
g_arch_instruction_unlock_dest(last);
g_object_unref(G_OBJECT(first));
g_object_unref(G_OBJECT(last));
}
}
else
{
links = get_block_successors(block, info, &count);
for (k = 0; k < count; k++)
if (_should_be_natural_loop_link(links[k].info, iter->iloop_header)
/**
* Il se peut qu'un bloc fasse référence à lui même !
*
* Cf. tests/analysis/disass/selfloop.c
*
* On évite ici une boucle sans fin en officialisant cette boucle.
*/
|| links[k].info == iter)
{
g_basic_block_get_boundaries(G_BASIC_BLOCK(block), NULL, &last);
g_basic_block_get_boundaries(G_BASIC_BLOCK(links[k].linked), &first, NULL);
g_arch_instruction_lock_dest(last);
#ifndef NDEBUG
status = g_arch_instruction_change_link(last, first, links[k].type, ILT_LOOP);
assert(status);
#else
g_arch_instruction_change_link(last, first, links[k].type, ILT_LOOP);
#endif
g_arch_instruction_unlock_dest(last);
g_object_unref(G_OBJECT(first));
g_object_unref(G_OBJECT(last));
}
}
delete_block_links(links, count);
g_object_unref(G_OBJECT(block));
}
}
/******************************************************************************
* *
* Paramètres : list = liste de blocs de code à consulter. *
* *
* Description : Détecte les boucles dans du code machine. *
* *
* Retour : - *
* *
* Remarques : - *
* *
******************************************************************************/
void detect_loops_in_basic_blocks(GBlockList *list)
{
size_t count; /* Quantité de blocs présents */
bblock_info_t *info; /* Informations supplémentaires*/
count = g_block_list_count_blocks(list);
/**
* Un premier jet consistait à filtrer sur le nombre de blocs : s'il n'y
* en avait qu'un, il n'y avait à priori pas de raison de rechercher des
* boucles !
*
* Mais c'était sans compter une routine se résumant à une boucle infinie...
*
* C'est par exemple le cas avec la fonction operator new[] (_ZnajRKSt9nothrow_t)
* de l'échantillon b6990fc6913d839809c72d1d482cb2c295c4840fc6a1f40f38923464e958ffae.
*/
info = calloc(count, sizeof(bblock_info_t));
traverse_basic_blocks_dfs(&info[0], list, info, 1);
define_basic_blocks_loops(list, info);
free(info);
}
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