知

LLVM(Low Level Virtual Machine)的设计理念

  • 统一（LLVM IR）

编译器通常分成三部分：

  1. 前端：对源码进行不完全处理 ->
  2. 中端：对前端产物优化
  3. 后端：得到机器码

llvm pass
llvm pass -> llvm IR 处理

  • pass的基本类型：
  1. 分析型pass
  2. 转换型pass
  3. 实用型pass *
  • pass的处理单位：
  1. 处理函数：FounctionPass
  2. 处理模块：ModulePass
  3. 处理单个基本块：BasicBlockPass
  4. 处理循环：LoopPass

clang和llvm

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# Ubuntu-18.04
sudo apt install clang-8
sudo apt install llvm-8

sudo apt install clang-10
sudo apt install llvm-10

编译

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# pass
# 编译
clang-10 -g -c -fPIC -fno-rtti ./Hello.cpp -o Hello.o $(llvm-config-10 --cxxflags)
# 链接
clang-10 -shared -Wl,-znodelete Hello.o $(llvm-config-10 --ldflags --libs --system-libs) -o LLVMHello.so
# 编译链接
clang-10 -g -fPIC -fno-rtti -shared -Wl,-znodelete ./Hello.cpp -o LLVMHello.so $(llvm-config-10 --cxxflags --ldflags --libs --system-libs)
# 不同文件之间的转换
# .c -> .ll：
clang-8 -emit-llvm -S pwwn.c -o pwwn.ll
#.c -> .bc: 
clang-8 -emit-llvm -c pwwn.c -o pwwn.bc
#.ll -> .bc: 
llvm-as a.ll -o a.bc
#.bc -> .ll: 
llvm-dis a.bc -o a.ll
#.bc -> .s: 
llc a.bc -o a.s
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// Hello.cpp  
#include "llvm/Pass.h"  
#include "llvm/IR/Function.h"  
#include "llvm/IR/Constants.h"  
#include "llvm/IR/BasicBlock.h"  
#include "llvm/IR/Instructions.h"  
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"  
#include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"  
#include "llvm/Transforms/IPO/PassManagerBuilder.h"  
using namespace llvm;  
   
namespace {  
  struct Hello : public FunctionPass {  
    static char ID;  
    Hello() : FunctionPass(ID) {}  
    bool runOnFunction(Function &F) override 
    {  
      errs() << "Hello: ";  
      errs().write_escaped(F.getName()) << '\n';  
      SymbolTableList<BasicBlock>::const_iterator bbEnd = F.end();
      for(SymbolTableList<BasicBlock>::const_iterator bbIter = F.begin(); 
									bbIter != bbEnd; ++bbIter)
	  { 
         SymbolTableList<Instruction>::const_iterator instIter = bbIter->begin();  
         SymbolTableList<Instruction>::const_iterator instEnd  = bbIter->end();  
         for(; instIter != instEnd; ++instIter)
         {  
            errs() << "OpcodeName = " << instIter->getOpcodeName() 
	            << " NumOperands = " << instIter->getNumOperands() << "\n";  
            if (instIter->getOpcode() == 56)  
            {  
                if(const CallInst* call_inst = dyn_cast<CallInst>(instIter)) 
                {  
                    errs() << call_inst->getCalledFunction()->getName() << "\n";  
                    for (int i = 0; i < instIter->getNumOperands()-1; i++)  
                    {  
                        if (isa<ConstantInt>(call_inst->getOperand(i)))  
                        {  
                            errs() << "Operand " << i << " = " 
                            << dyn_cast<ConstantInt>
                            (call_inst->getArgOperand(i))->getZExtValue() << "\n";  
                        }  
                    }  
                }  
            }  
         }  
      }  
      return false;  
    } 
  };  
}  
   
char Hello::ID = 0;  
   
// Register for opt  
static RegisterPass<Hello> X("Hello", "Hello World Pass");  
   
// Register for clang  
static RegisterStandardPasses Y(PassManagerBuilder::EP_EarlyAsPossible,  
  [](const PassManagerBuilder &Builder, legacy::PassManagerBase &PM) {  
    PM.add(new Hello());  
  });
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// LLVMHello.cpp
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/Pass.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"

using namespace llvm;

namespace {
  struct LLVMHello : public FunctionPass {
    static char ID;
    LLVMHello() : FunctionPass(ID) {}

    bool runOnFunction(Function &F) override {
      errs() << "Hello: " << F.getName() << '\n';
      return false; // 如果没有修改函数，返回false
    }
  };
}

char LLVMHello::ID = 0;
static RegisterPass<LLVMHello> X("llvm-hello", "LLVM Hello World Pass");

优化

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opt-10 -load ./LLVMHello.so -"hello" ./test.ll -S -o test_new.ll

gdb调试

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gdb ./opt-8
set args -load ./VMPass.so -"VMPass" ./pwwn.ll
# 0x4b8d60
# 0x7ffff2396000

流程

  • 源码 → Clang 前端 → LLVM IR → opt 优化 → llc 后端 → 汇编代码 → 汇编器 → 可执行文件

逆向

.data.rel.ro的最后一个函数就是RunOnFunction
1754196824976
![[Pasted image 20250803125108.png]]

练

RedHat2021-simpleVM

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find /usr/include -name "Instruction.def"
cat ./llvm-8/llvm/IR/Instruction.def | grep 55

HANDLE_OTHER_INST(55, Call , CallInst ) // Call a function
….