Soot -- 中间代码Jimple介绍

一、Jimple总述

jimple是一种中间代码

1.jimple设计的目的：
用来简化分析，以及简化向java字节码的过渡。


2.不同中间代码之间的转化图。
（下图有些旧，但思想很好。）

(1)与java代码相关：
- 图中可以看出，我们可以进行编译以及反编译。【针对java】
- 我们可以将java通过一种编译方式（javac）,将其转换为 .class文件。【针对java】
- 对于java并不一定要有一种编译方式，比如说，可以将java编译成Gimp。

(2)与Soot中间代码相关：
- 【soot擅长的中间代码】 Baf,Gimp,Jimple（soot最擅长处理jimple）。
- 所以通过Jimple中间代码的形式来让soot进行处理是个不错的选择。
- 【Gimp】一旦通过java编译方式到Gimp格式，接下来就由Soot来控制了，进入了soot控制的世界了。
- 【Baf】通过 .class文件也可以经过转换进入Baf格式，又进入soot的世界了。
- 任何一种中间代码形式都可以进行输出。
- java，或者.class文件，经过转化后，变为soot可以处理的形式，然后读者就可以在soot中进行分析 或者优化了。

配图：

摘自：《Jimple : Simplifying Java Bytecode for Analyses and Transformations》(1998)

再配上一张最新的官方图：

摘自： soot生存手册

二、jimple特点

- 有类型的
- 3地址的
- 基于语句的

有类型的

在java中是有类型的，当我们定义一个变量的时候，是需要声明其类型的。
（反例是:javascript，在运行的时候才能确定其类型）

int i;

将上面代码转化为jimple之后，类型依旧保留，并没有丢失。

int i;

三地址

java代码：

int i ,j;
i = 2;
j = 2*i + 8;

Jimple中间代码：
- 可以看出在3地址表示中出现了很多临时变量temp.
- 将上面的java代码拆解的十分细致。
- 赋值需要借助于临时变量。
- 3地址，这一特点使得java代码中很多高级的特性，被分解成很多细小的单位。
- 一般而言，三地址代码将包含大部分低级操作，即目标机所支持的指令。
- 关于3地址的一些简答介绍（中间代码）

        int i, j, temp$0, temp$1, temp$2, temp$3;

        temp$0 = 2;

        i = temp$0;

        temp$1 = 2 * i;

        temp$2 = temp$1;

        temp$3 = temp$2 + 8;

        j = temp$3;

基于语句的

根据下面对于jimple语句介绍（第三节）就能发现其基于语句的特性。
1. 基于语句说明jimple中代码，基本组成单位，抽象程度还是比较高的。【java字节码等相比】
2. jimple一条语句能够封装进java字节码中很多的指令。

三、Jimple中的语句

Jimple的一些基本语法

摘自《Jimple : Simplifying Java Bytecode for Analyses and Transformations》(1998)

Soot对于jimple中语句的对象化

soot在简化语句方面的作用，java字节码规定的操作语句是十分复杂的，这对于语句的分析而言，无疑会造成一定的复杂性。中间的jimple的引入了，将一些复杂的细节进行了屏蔽，从而有利于在此基础上进行分析。（jimple有15种语句（简化））

soot中Jimple语句类型

• 负责过程内控制流的语句：IfStmt , GotoStmt , TableSwitchStmt , LookupSwitchStmt
• 负责过程间的控制流语句：InvokeStmt , ReturnStmt , ReturnVoidStmt.
• 监控语句：EnterMonitorStmt , ExitMonitorStmt.
• ThrowStmt , RetStmt

摘自：soot生存手册

stmt语句

　　stmt继承自Unit , 是jimple语句的一个基础，体现了jimple语句的一些基本特征。
　　用途：在进行数据流分析的时候，需要模拟stmt的执行，这时候就会用到这些提到下面的这些特征。
　　stmt是位于方法体（SootMethod）中的，而SootMethod又位于一定的类（SootClass）中的。 —-> 这里想说的是，Stmt操作的不仅有SootMethod中的内容（局部变量等），同时又可以操作SootClass中的一些内容。见下面的代码：

• 【引用】是否有成员变量的引用。 （containsFieldRef （） ）

public interface Stmt extends Unit
{
    public void toString(UnitPrinter up);

    public boolean containsInvokeExpr();//是否包含函数调用
    public InvokeExpr getInvokeExpr();
    public ValueBox getInvokeExprBox();

    public boolean containsArrayRef();//是否含有数组引用
    public ArrayRef getArrayRef();
    public ValueBox getArrayRefBox();

    public boolean containsFieldRef();//是否使用了【类】的成员变量
    public FieldRef getFieldRef();
    public ValueBox getFieldRefBox();
}

　　而我们查看Unit,会发现:

• 【使用】哪些变量，值被使用。
• 【定义】哪些变量被定义。
• 【关联】与其他Unit有何关联。
• 【分支】是否是分支结构。
• fallsThrough 暂时不知道 …

待续…