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gcc
简介
GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套件）是由GNU开发的编程语言译器。gcc 与 g++ 分别是 gnu 的 c & c++ 编译器。（gcc 命令只能编译 C++ 源文件，而不能自动和 C++ 程序使用的库连接。因此，通常使用 g++ 命令来完成 C++ 程序的编译和连接，该程序会自动调用 gcc 实现编译。）
编译过程
以一个输出"hello world"的代码为例，编译的过程中分为如下4步(下图来自《csapp》)：
- 预处理，生成
.i文件。 - 将预处理后的文件转换成汇编语言, 生成文件
.s[编译器egcs] - 由汇编变为目标代码(机器代码)生成
.o的文件[汇编器as] - 连接目标代码, 生成可执行程序 [链接器ld]
参数
-x language filename：忽视后缀名。比如gcc -x c hello.jpg，但是编译c++代码要使用g++。-c：只进行预处理，编译，和汇编，通过源代码生成.o文件。- 大写
-S（常用）：通过预处理和编译，生成汇编代码。 -E：只激活预处理,这个不生成文件, 需要把它重定向到一个输出文件里面。如：gcc -E hello.c > pianoapan.txt-o（常用）：可以自定义生成的可执行文件的名称，否则可执行文件名为a.out难听死。O0 、-O1 、-O2 、-O3（常用）：编译器的优化选项的 4 个级别，-O0 表示没有优化, -O1 为默认值，-O3 优化级别最高。-g（常用）：生成调试信息。GNU 调试器（如gdb）可利用该信息。
其他的参考GCC参数详解|菜鸟教程
gdb
调试
可以在gdb中运行一个程序进行调试，也可以attach一个运行中的程序进行调试。还有其他方法暂未了解。
参数
- gdb
program也就是执行文件，一般在当然目录下。 - gdb
如果程序是一个服务程序，那么可以指定这个服务程序运行时的进程ID。gdb会自动attach上去，并调试他。program应该在PATH环境变量中搜索得到。
运行指令
下述指令即使输入前缀中的一部分也可以的比如：l、n、r。
list：查看源代码空格：执行上一条指令run：执行代码break line：line为在指定的行号添加断点(一般先break在run)，也可以通过函数名给函数添加断点。next：执行一行指令p var：显示变量var的值continue：在程序被attach上后，就会暂停，此时如果要恢复程序运行，使用continue或c命令。
还有很多种指令，就不一一列出，下面简单的进行测试。
简单调试一个运行着的程序
test.c
#include<stdio.h>
void test() {
int a = 1;
int b = 2;
int t = 1;
while(t) {
a++;
b++;
}
}
int main() {
test();
return 0;
}
编译生成可执行程序testgcc -g test.c -o test
通过ps -aux|grep test查看进程号，输入gdb test <pid>attach上该进程进行调试。
查看源代码及对应的行数
使用next继续向下执行，通过p查看变量的值
反汇编
语法
disassemble：打印当前栈帧（需要启动进程），或者在gdb中启动，才能运行该条指令disassemble [Function]disassemble [Address]disassemble [Start],[End]disassemble [Function],+[Length]disassemble [Address],+[Length]disassemble /m [...]disassemble /r [...]
Parameters
- Function
Specifies the function to disassemble. If specified, the disassemble command will produce the disassembly output of the entire function. - Address
Specifies the address inside a function to disassemble. Note that when only one address is specified, this command will disassemble the entire function that includes the given address, including the instructions above it. - Start/End
Specifies starting and ending addresses to disassemble. If this form is used, the command won’t disassemble the entire function, but only the instructions between the starting and ending addresses. - Length
Specifies the amount of bytes to disassemble starting from the given address or function. - /m
When this option is specified, the disassemble command will show the source lines that correspond to the disassembled instructions. - /r
When this option is specified, the disassemble command will show the raw byte values of all disassembled instructions.
注意：
如果尝试使用disassemble命令在任何已知函数之外反汇编代码，它将失败。 而是使用x / i命令。
x/5i funcname
objdump
也可以使用objdump -d进行反汇编。
汇编代码格式
上述指令得到的汇编代码格式是ATT格式的汇编代码，这是GCC、OBJDUMP工具的格式。与之前接触的Microsoft工具不同，都是Inter格式的。使用下述命令行，GCC可以产生multstore函数的Intel格式的代码。
linux>gcc -Og -S -masm=intel mstore.c
下图是《csapp》中列出的整数寄存器以及作用
实战(csapp)bomblab
题目来自lab
已知主函数
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "support.h"
#include "phases.h"
FILE *infile;
int main(int argc, char *argv[]) {
char *input;
if (argc == 1) { //从终端读取
infile = stdin;
} else if (argc == 2) { //从文件中读取
if (!(infile = fopen(argv[1], "r"))) {
printf("%s: Error: Couldn't open %s\n", argv[0], argv[1]);
exit(8);
}
} else {
printf("Usage: %s [<input_file>]\n", argv[0]);
exit(8);
}
initialize_bomb();
printf("Welcome to my fiendish little bomb. You have 6 phases with\n");
printf("which to blow yourself up. Have a nice day!\n");
input = read_line();
phase_1(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
printf("Phase 1 defused. How about the next one?\n");
input = read_line();
phase_2(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
printf("That's number 2. Keep going!\n");
input = read_line();
phase_3(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
printf("Halfway there!\n");
input = read_line();
phase_4(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
printf("So you got that one. Try this one.\n");
input = read_line();
phase_5(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
printf("Good work! On to the next...\n");
input = read_line();
phase_6(input); //判断密码是否正确
phase_defused();
return 0;
}
反汇编
输入命令gdb bomb，之后一次通过phase_1~6函数汇编代码破解密码。
phase_1
disassemble phase_1
0x0000000000400ee0 <+0>: sub $0x8,%rsp
0x0000000000400ee4 <+4>: mov $0x402400,%esi //esi = 0x402400
0x0000000000400ee9 <+9>: callq 0x401338 <strings_not_equal>
0x0000000000400eee <+14>: test %eax,%eax //eax & eax
0x0000000000400ef0 <+16>: je 0x400ef7 <phase_1+23> // 如果eax == 0则跳转
0x0000000000400ef2 <+18>: callq 0x40143a <explode_bomb> // eax != 0 引爆炸弹
0x0000000000400ef7 <+23>: add $0x8,%rsp //安全
0x0000000000400efb <+27>: retq
(gdb) disassemble strings_not_equal
0x0000000000401338 <+0>: push %r12
0x000000000040133a <+2>: push %rbp
0x000000000040133b <+3>: push %rbx //保存寄存器
0x000000000040133c <+4>: mov %rdi,%rbx //rbx = input地址
0x000000000040133f <+7>: mov %rsi,%rbp //rbp = 0x402400
0x0000000000401342 <+10>: callq 0x40131b <string_length>
0x0000000000401347 <+15>: mov %eax,%r12d //保存input的长度
0x000000000040134a <+18>: mov %rbp,%rdi //rdi = 0x402400（参数）
0x000000000040134d <+21>: callq 0x40131b <string_length> //此时eax是0x402400的长度
0x0000000000401352 <+26>: mov $0x1,%edx //edx = 1
0x0000000000401357 <+31>: cmp %eax,%r12d //比较输入字符串和和0x402400位置的字符串
0x000000000040135a <+34>: jne 0x40139b <strings_not_equal+99> //如果不相等，则返回1（会爆）
0x000000000040135c <+36>: movzbl (%rbx),%eax //eax =input[0]
0x000000000040135f <+39>: test %al,%al
0x0000000000401361 <+41>: je 0x401388 <strings_not_equal+80> //如果是字符串结尾，则结束遍历比较，返回0！
0x0000000000401363 <+43>: cmp 0x0(%rbp),%al //比较0x402400和input
0x0000000000401366 <+46>: je 0x401372 <strings_not_equal+58> //相等
0x0000000000401368 <+48>: jmp 0x40138f <strings_not_equal+87> //不相等会爆炸
0x000000000040136a <+50>: cmp 0x0(%rbp),%al //判断两个字符是否相同
0x000000000040136d <+53>: nopl (%rax) //对齐用的,应该也影响了标志位
0x0000000000401370 <+56>: jne 0x401396 <strings_not_equal+94> //如果不相等则
0x0000000000401372 <+58>: add $0x1,%rbx //0x402400和input一起向后遍历
0x0000000000401376 <+62>: add $0x1,%rbp //同上
0x000000000040137a <+66>: movzbl (%rbx),%eax //eax = input
0x000000000040137d <+69>: test %al,%al //判断0x402400是否到（0）结尾
0x000000000040137f <+71>: jne 0x40136a <strings_not_equal+50> //如果不是0则跳到50继续比较
0x0000000000401381 <+73>: mov $0x0,%edx //edx = 0（安全了）
0x0000000000401386 <+78>: jmp 0x40139b <strings_not_equal+99>
0x0000000000401388 <+80>: mov $0x0,%edx //edx = 0
0x000000000040138d <+85>: jmp 0x40139b <strings_not_equal+99>
0x000000000040138f <+87>: mov $0x1,%edx //edx = 1跳转会爆
0x0000000000401394 <+92>: jmp 0x40139b <strings_not_equal+99>
0x0000000000401396 <+94>: mov $0x1,%edx
0x000000000040139b <+99>: mov %edx,%eax //返回0 (安全）
0x000000000040139d <+101>: pop %rbx
0x000000000040139e <+102>: pop %rbp
0x000000000040139f <+103>: pop %r12
0x00000000004013a1 <+105>: retq
(gdb) disassemble string_length
0x000000000040131b <+0>: cmpb $0x0,(%rdi)
0x000000000040131e <+3>: je 0x401332 <string_length+23> //如果长度为0rdi == 0，返回ax = 0
0x0000000000401320 <+5>: mov %rdi,%rdx //rdx = 输入input的地址
0x0000000000401323 <+8>: add $0x1,%rdx //rdx 每次加1
0x0000000000401327 <+12>: mov %edx,%eax //ax = edx（edx为input地址一直向后移动）
0x0000000000401329 <+14>: sub %edi,%eax //ax 减去起始地址，即当前扫描到的input的长度
0x000000000040132b <+16>: cmpb $0x0,(%rdx) //rdx到输入的末尾了此时ax =
0x000000000040132e <+19>: jne 0x401323 <string_length+8> //rdx != 0 则循环
0x0000000000401330 <+21>: repz retq //返回 （此时ax = input的长度）
0x0000000000401332 <+23>: mov $0x0,%eax
0x0000000000401337 <+28>: retq //返回ax=0
代码虽长，分析的过程中发现当input和0x402400位置的字符串相同即可。
phase_2
(gdb) disassemble phase_2
0x0000000000400efc <+0>: push %rbp
0x0000000000400efd <+1>: push %rbx
0x0000000000400efe <+2>: sub $0x28,%rsp //栈顶扩了40个字节，
0x0000000000400f02 <+6>: mov %rsp,%rsi //rsi保存当前的栈顶指针
0x0000000000400f05 <+9>: callq 0x40145c <read_six_numbers> //通过名字应该是要读6个数字
0x0000000000400f0a <+14>: cmpl $0x1,(%rsp) //比较(%rsp)和1的大小
0x0000000000400f0e <+18>: je 0x400f30 <phase_2+52> //相等跳转，否则下一条语句爆炸
0x0000000000400f10 <+20>: callq 0x40143a <explode_bomb> //boom!!
0x0000000000400f15 <+25>: jmp 0x400f30 <phase_2+52>
0x0000000000400f17 <+27>: mov -0x4(%rbx),%eax //eax = 取出rbx-4处的值
0x0000000000400f1a <+30>: add %eax,%eax //eax = eax * 2每次倍增
0x0000000000400f1c <+32>: cmp %eax,(%rbx) //判断rbx位置的值是否和eax相等
0x0000000000400f1e <+34>: je 0x400f25 <phase_2+41> //必须相等，否则下一条指令爆炸
0x0000000000400f20 <+36>: callq 0x40143a <explode_bomb>
0x0000000000400f25 <+41>: add $0x4,%rbx //rbx+4准备读取下一个int(4字节）
0x0000000000400f29 <+45>: cmp %rbp,%rbx //rbx == rbp了则跳出去
0x0000000000400f2c <+48>: jne 0x400f17 <phase_2+27>
0x0000000000400f2e <+50>: jmp 0x400f3c <phase_2+64>
0x0000000000400f30 <+52>: lea 0x4(%rsp),%rbx //rbx = rsp的地址+4
0x0000000000400f35 <+57>: lea 0x18(%rsp),%rbp //rbp = 原始栈顶的地址+18(10进制24)
0x0000000000400f3a <+62>: jmp 0x400f17 <phase_2+27>
0x0000000000400f3c <+64>: add $0x28,%rsp
0x0000000000400f40 <+68>: pop %rbx
0x0000000000400f41 <+69>: pop %rbp
0x0000000000400f42 <+70>: retq
通过phase_2的汇编代码，（栈底的地址低，栈顶的地址高，这是规定！）可以猜测从rsp开始依次存放的6个(int)值就是我们输入的6个数字，而通过逻辑此段代码逻辑很容易判断，这6个值需要依次为1、2、4、8、16、32。对于如何把我输入的6个数字放到栈上的，就不详细看read_six_numbers函数的逻辑了。下面通过对汇编代码打断点进行测试看看是不是我输入的数字。
单步调试汇编参考：
汇编指令打断点
单步调试汇编
x（输出指定地址的内容）命令的使用
通过把断点打在汇编指令中read_six_numbers下面的第一条指令上，断点调试可以发现
数据都被读到了栈上，符合猜测。
phase_3
待续
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