csapp lab2 拆炸彈

1. 實驗內容

包含一個二進位應用bomb,需要根據該應用猜測程式的運行過程。程式主體包含了六個函數phase_1phase_6,每個函數會根據用戶的輸入做出反應,當輸入符合要求時,會炸彈拆解成功,進入到下一步,否則炸彈爆炸,列印”Boom!!!”並退出

2. 預置知識

二進位程式反彙編:objdump

gdb調試工具:gdb

暫存器資訊(x86):注意用於傳遞參數的rdi/rsi/rdx/rcx以及r8 r9,儲存返回值的暫存器rax

image-20220112193901217

3. 實驗解答

main函數分析

  • if else的彙編實現:cmp+jne+jmp指令,cmp判斷條件,jne進入下一個分支,jmp跳出if-else程式碼段
  • 函數調用的過程:
    • 在調用者中將函數參數傳遞到rdi rsi rdx rcx r8 r9等暫存器中
    • 調用callq進入函數
    • 在被調用函數中將需要使用的暫存器壓棧,比如後文在phase_2函數中,先將rbp rbx壓棧
    • 執行函數
    • 將壓棧的暫存器彈出,恢復到初始狀態
    • 返回,返回前會將函數的結果移動到暫存器rax中
0000000000400da0 <main>:
  400da0:	53                   	push   %rbx #後面需要使用,所以將舊值壓棧
  
  // 對應讀取文件的三個判斷
  // edi為函數的第一個參數,也就是main函數的輸入
  // edi = 1: stdin輸入
  // edi = 2: 從文件讀入
  // 其他:報錯
  # 第一種情況
  400da1:	83 ff 01             	cmp    $0x1,%edi
  400da4:	75 10                	jne    400db6 <main+0x16>
  400da6:	48 8b 05 9b 29 20 00 	mov    0x20299b(%rip),%rax        # 603748 <stdin@@GLIBC_2.2.5>
  400dad:	48 89 05 b4 29 20 00 	mov    %rax,0x2029b4(%rip)        # 603768 <infile>
  400db4:	eb 63                	jmp    400e19 <main+0x79>
  
  # 第二種情況
  400db6:	48 89 f3             	mov    %rsi,%rbx
  400db9:	83 ff 02             	cmp    $0x2,%edi
  400dbc:	75 3a                	jne    400df8 <main+0x58>
  400dbe:	48 8b 7e 08          	mov    0x8(%rsi),%rdi
  400dc2:	be b4 22 40 00       	mov    $0x4022b4,%esi
  400dc7:	e8 44 fe ff ff       	callq  400c10 <fopen@plt>
  400dcc:	48 89 05 95 29 20 00 	mov    %rax,0x202995(%rip)        # 603768 <infile>
  400dd3:	48 85 c0             	test   %rax,%rax
  400dd6:	75 41                	jne    400e19 <main+0x79>
  400dd8:	48 8b 4b 08          	mov    0x8(%rbx),%rcx
  400ddc:	48 8b 13             	mov    (%rbx),%rdx
  400ddf:	be b6 22 40 00       	mov    $0x4022b6,%esi
  400de4:	bf 01 00 00 00       	mov    $0x1,%edi
  400de9:	e8 12 fe ff ff       	callq  400c00 <__printf_chk@plt>
  400dee:	bf 08 00 00 00       	mov    $0x8,%edi
  400df3:	e8 28 fe ff ff       	callq  400c20 <exit@plt>
  
  # 第三種情況
  400df8:	48 8b 16             	mov    (%rsi),%rdx
  400dfb:	be d3 22 40 00       	mov    $0x4022d3,%esi
  400e00:	bf 01 00 00 00       	mov    $0x1,%edi
  400e05:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400e0a:	e8 f1 fd ff ff       	callq  400c00 <__printf_chk@plt>
  400e0f:	bf 08 00 00 00       	mov    $0x8,%edi
  400e14:	e8 07 fe ff ff       	callq  400c20 <exit@plt>
  
  // 初始化bomb
  400e19:	e8 84 05 00 00       	callq  4013a2 <initialize_bomb>
  
  // 開始6個階段的測試
  # 輸出兩句問候
  # 0x402338:Welcome to my fiendish little bomb. You have 6 phases with
  # 0x402378:which to blow yourself up. Have a nice day!
  # 函數調用的過程就是先將參數移動到rdi rsi等暫存器中,然後使用callq命令進入函數,函數的執行結果放到rax中
 
  400e1e:	bf 38 23 40 00       	mov    $0x402338,%edi
  400e23:	e8 e8 fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  400e28:	bf 78 23 40 00       	mov    $0x402378,%edi
  400e2d:	e8 de fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  
  # phase_1
  # 調用read_line函數,並將他的結果從rax移動到rdi中,作為下一個調用的函數的參數
  400e32:	e8 67 06 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400e37:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400e3a:	e8 a1 00 00 00       	callq  400ee0 <phase_1>
  400e3f:	e8 80 07 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # 輸出字元串
  400e44:	bf a8 23 40 00       	mov    $0x4023a8,%edi
  400e49:	e8 c2 fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  
  # phase_2,同phase_1
  400e4e:	e8 4b 06 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400e53:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400e56:	e8 a1 00 00 00       	callq  400efc <phase_2>
  400e5b:	e8 64 07 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # phase_3
  400e60:	bf ed 22 40 00       	mov    $0x4022ed,%edi
  400e65:	e8 a6 fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  400e6a:	e8 2f 06 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400e6f:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400e72:	e8 cc 00 00 00       	callq  400f43 <phase_3>
  400e77:	e8 48 07 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # phase_4
  400e7c:	bf 0b 23 40 00       	mov    $0x40230b,%edi
  400e81:	e8 8a fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  400e86:	e8 13 06 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400e8b:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400e8e:	e8 79 01 00 00       	callq  40100c <phase_4>
  400e93:	e8 2c 07 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # phase_5
  400e98:	bf d8 23 40 00       	mov    $0x4023d8,%edi
  400e9d:	e8 6e fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  400ea2:	e8 f7 05 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400ea7:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400eaa:	e8 b3 01 00 00       	callq  401062 <phase_5>
  400eaf:	e8 10 07 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # phase_6
  400eb4:	bf 1a 23 40 00       	mov    $0x40231a,%edi
  400eb9:	e8 52 fc ff ff       	callq  400b10 <puts@plt>
  400ebe:	e8 db 05 00 00       	callq  40149e <read_line>
  400ec3:	48 89 c7             	mov    %rax,%rdi
  400ec6:	e8 29 02 00 00       	callq  4010f4 <phase_6>
  400ecb:	e8 f4 06 00 00       	callq  4015c4 <phase_defused>
  
  # 正常退出,main函數返回0,也就是將0存到rax暫存器中
  400ed0:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400ed5:	5b                   	pop    %rbx
  400ed6:	c3                   	retq   
  400ed7:	90                   	nop
  400ed8:	90                   	nop
  400ed9:	90                   	nop
  400eda:	90                   	nop
  400edb:	90                   	nop
  400edc:	90                   	nop
  400edd:	90                   	nop
  400ede:	90                   	nop
  400edf:	90                   	nop

phase_1

phase_1比較簡單,中間只涉及一個string_not_equal函數,用戶輸入的內容input被放在了rdi暫存器中了(main函數的分析),然後將0x402400中的內容放到了第二個參數暫存器esi,那麼說明這裡面就是正確答案。使用print (char*)0x402400即可查看到,內容是Border relations with Canada have never been better.

指令:

  • test:對兩個數做AND操作,當與操作的結果為0,將ZF置1
  • je:相當於jz,看ZF標誌位,當ZF為0時跳轉
0000000000400ee0 <phase_1>:
  400ee0:	48 83 ec 08          	sub    $0x8,%rsp
  400ee4:	be 00 24 40 00       	mov    $0x402400,%esi
  400ee9:	e8 4a 04 00 00       	callq  401338 <strings_not_equal>
  400eee:	85 c0                	test   %eax,%eax
  400ef0:	74 05                	je     400ef7 <phase_1+0x17>
  400ef2:	e8 43 05 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  400ef7:	48 83 c4 08          	add    $0x8,%rsp
  400efb:	c3                   	retq  

phase_2

根據程式碼可知,phase_2中先將輸入的字元串解析成為6個數字,然後使用循環判斷它是不是1 2 4 6 8 16

問題:

為什麼要在棧中分配40個位元組作為read_six_numbers的返回值?

0000000000400efc <phase_2>:

  # 後面要用到rbp rbx暫存器,先壓棧 
  400efc:	55                   	push   %rbp
  400efd:	53                   	push   %rbx

  # 可以看出棧指針被當做第二個參數傳遞給了read_six_numbers函數,此處的28為十六進位數,
  400efe:	48 83 ec 28          	sub    $0x28,%rsp
  400f02:	48 89 e6             	mov    %rsp,%rsi
  400f05:	e8 52 05 00 00       	callq  40145c <read_six_numbers>
  
  # cmp + je + jmp,典型的if-else結構
  # 首先是將rsp中的值和1比,不相等時炸彈爆炸,說明存儲的數字序列中第一個為1
  
  400f0a:	83 3c 24 01          	cmpl   $0x1,(%rsp)
  400f0e:	74 20                	je     400f30 <phase_2+0x34>
  400f10:	e8 25 05 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  400f15:	eb 19                	jmp    400f30 <phase_2+0x34>
  
  # 循環邏輯
  400f17:	8b 43 fc             	mov    -0x4(%rbx),%eax # rbx對應array[i],eax對應array[i-1]
  400f1a:	01 c0                	add    %eax,%eax  # 對應2*array[i-1]
  400f1c:	39 03                	cmp    %eax,(%rbx) # 2*array[i-1] == array[i]?
  400f1e:	74 05                	je     400f25 <phase_2+0x29>
  400f20:	e8 15 05 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  
  # 循環邊界的判斷
  400f25:	48 83 c3 04          	add    $0x4,%rbx
  400f29:	48 39 eb             	cmp    %rbp,%rbx
  400f2c:	75 e9                	jne    400f17 <phase_2+0x1b>
  400f2e:	eb 0c                	jmp    400f3c <phase_2+0x40>
  
  # 循環初始化,rbp充當end的角色,rbx為循環的變數,18對應十進位為24,剛好6個數字,說明該序列包含了6個數
  400f30:	48 8d 5c 24 04       	lea    0x4(%rsp),%rbx
  400f35:	48 8d 6c 24 18       	lea    0x18(%rsp),%rbp
  400f3a:	eb db                	jmp    400f17 <phase_2+0x1b>
  
  # 恢復初始狀態,read_six_numbers的結果也丟失了
  400f3c:	48 83 c4 28          	add    $0x28,%rsp
  400f40:	5b                   	pop    %rbx
  400f41:	5d                   	pop    %rbp
  400f42:	c3                   	retq   

進一步分析read_six_numbers函數:

看不懂了。。。。。反正就是調用了ssacnf函數,第二個參數時一個字元串”%d %d %d %d %d %d”

// 用於傳遞參數的rdi/rsi/rdx/rcx以及r8 r9,儲存返回值的暫存器rax
000000000040145c <read_six_numbers>:
  40145c:	48 83 ec 18          	sub    $0x18,%rsp
  
  # rdi中裝的是input字元串,rsi裝的是rsp棧指針
  # rsi: rsp
  # rdx: rsp
  # rcx: rsp + 4
  # r8:  rsp + 12
  # r9:	 rsp + 8
  # rsp + 8: rsp + 20
  
  401460:	48 89 f2             	mov    %rsi,%rdx
  401463:	48 8d 4e 04          	lea    0x4(%rsi),%rcx
  401467:	48 8d 46 14          	lea    0x14(%rsi),%rax
  40146b:	48 89 44 24 08       	mov    %rax,0x8(%rsp)
  401470:	48 8d 46 10          	lea    0x10(%rsi),%rax
  401474:	48 89 04 24          	mov    %rax,(%rsp)
  401478:	4c 8d 4e 0c          	lea    0xc(%rsi),%r9
  40147c:	4c 8d 46 08          	lea    0x8(%rsi),%r8
  
  401480:	be c3 25 40 00       	mov    $0x4025c3,%esi
  401485:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  40148a:	e8 61 f7 ff ff       	callq  400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
  40148f:	83 f8 05             	cmp    $0x5,%eax
  401492:	7f 05                	jg     401499 <read_six_numbers+0x3d>
  401494:	e8 a1 ff ff ff       	callq  40143a <explode_bomb>
  401499:	48 83 c4 18          	add    $0x18,%rsp
  40149d:	c3                   	retq 

phase_3

依然是scanf+判斷,第一個數字被放進rsp+8,第二個被放進rsp+12,這裡出現了switch,注意jmpq的用法。最後的答案應該是:

0 0xcf, 1 0xc3, 2 0x100…

0000000000400f43 <phase_3>:
  # 在棧上開闢出24個位元組的空間,依然是調用sscanf函數
  400f43:	48 83 ec 18          	sub    $0x18,%rsp
  400f47:	48 8d 4c 24 0c       	lea    0xc(%rsp),%rcx
  400f4c:	48 8d 54 24 08       	lea    0x8(%rsp),%rdx
  400f51:	be cf 25 40 00       	mov    $0x4025cf,%esi
  400f56:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400f5b:	e8 90 fc ff ff       	callq  400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
  400f60:	83 f8 01             	cmp    $0x1,%eax
  400f63:	7f 05                	jg     400f6a <phase_3+0x27> # eax < 1會跳轉,成功
  
  400f65:	e8 d0 04 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  
  400f6a:	83 7c 24 08 07       	cmpl   $0x7,0x8(%rsp) # rsp+8 < 7會跳轉,失敗
  400f6f:	77 3c                	ja     400fad <phase_3+0x6a>
  
  400f71:	8b 44 24 08          	mov    0x8(%rsp),%eax
  
  # 這相當於一個switch指令,跳轉表的基地址為0x402470,每個單元的長度為8,按rax的值進行下標訪問
  # 不過也能猜到從400f7c就是我們要的
  # (gdb) x/8a0x402470
  #  0x402470:       0x400f7c <phase_3+57>   0x400fb9 <phase_3+118>
  #  0x402480:       0x400f83 <phase_3+64>   0x400f8a <phase_3+71>
  #  0x402490:       0x400f91 <phase_3+78>   0x400f98 <phase_3+85>
  #  0x4024a0:       0x400f9f <phase_3+92>   0x400fa6 <phase_3+99>
  
  400f75:	ff 24 c5 70 24 40 00 	jmpq   *0x402470(,%rax,8) 
  
  400f7c:	b8 cf 00 00 00       	mov    $0xcf,%eax
  400f81:	eb 3b                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400f83:	b8 c3 02 00 00       	mov    $0x2c3,%eax
  400f88:	eb 34                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400f8a:	b8 00 01 00 00       	mov    $0x100,%eax
  400f8f:	eb 2d                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400f91:	b8 85 01 00 00       	mov    $0x185,%eax
  400f96:	eb 26                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400f98:	b8 ce 00 00 00       	mov    $0xce,%eax
  400f9d:	eb 1f                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400f9f:	b8 aa 02 00 00       	mov    $0x2aa,%eax
  400fa4:	eb 18                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400fa6:	b8 47 01 00 00       	mov    $0x147,%eax
  400fab:	eb 11                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  
  400fad:	e8 88 04 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  400fb2:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400fb7:	eb 05                	jmp    400fbe <phase_3+0x7b>
  400fb9:	b8 37 01 00 00       	mov    $0x137,%eax
  
  # rsp+12剛好是第二個數
  400fbe:	3b 44 24 0c          	cmp    0xc(%rsp),%eax
  400fc2:	74 05                	je     400fc9 <phase_3+0x86>
  400fc4:	e8 71 04 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  
  400fc9:	48 83 c4 18          	add    $0x18,%rsp
  400fcd:	c3                   	retq   

phase_4

000000000040100c <phase_4>:
# 依然是sscanf函數
# 字元串格式為:%d %d,說明解析出來的是兩個整數
  40100c:	48 83 ec 18          	sub    $0x18,%rsp
  401010:	48 8d 4c 24 0c       	lea    0xc(%rsp),%rcx
  401015:	48 8d 54 24 08       	lea    0x8(%rsp),%rdx
  40101a:	be cf 25 40 00       	mov    $0x4025cf,%esi
  40101f:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  401024:	e8 c7 fb ff ff       	callq  400bf0 <__isoc99_sscanf@plt>
  401029:	83 f8 02             	cmp    $0x2,%eax
  40102c:	75 07                	jne    401035 <phase_4+0x29>  # 再次印證應該是兩個數
  
  40102e:	83 7c 24 08 0e       	cmpl   $0xe,0x8(%rsp)
  401033:	76 05                	jbe    40103a <phase_4+0x2e> # 小於或者等於時跳轉,rsp + 8 < 14,否則會爆炸
  
  401035:	e8 00 04 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  
  # 用於傳遞參數的rdi/rsi/rdx/rcx以及r8 r9,儲存返回值的暫存器rax
  # func4(rsp + 8, 0x0, 0xe)
  # 第一個數只能根據func4獲得
  40103a:	ba 0e 00 00 00       	mov    $0xe,%edx
  40103f:	be 00 00 00 00       	mov    $0x0,%esi
  401044:	8b 7c 24 08          	mov    0x8(%rsp),%edi
  401048:	e8 81 ff ff ff       	callq  400fce <func4>
  40104d:	85 c0                	test   %eax,%eax
  40104f:	75 07                	jne    401058 <phase_4+0x4c>
  
  401051:	83 7c 24 0c 00       	cmpl   $0x0,0xc(%rsp) # 關於第二個數,等於0的時候正常,說明第二個數是0
  401056:	74 05                	je     40105d <phase_4+0x51>
  401058:	e8 dd 03 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  40105d:	48 83 c4 18          	add    $0x18,%rsp
  401061:	c3                   	retq   

噁心。。。。竟然有一個遞歸函數

  • 遞歸函數的彙編寫法
  • 注意定址方式,見課本p121
  • lea的用法:將有效地址寫入到暫存器,以lea (%rax,%rsi,1),%ecx為例,(%rax,%rsi,1)是一個比例變址定址,表示MM[%rax + %rsi * 1]
  • 注意AT&T彙編的格式

根據彙編改寫的遞歸程式可知,0~7都是答案

# func4(x, y, z)
0000000000400fce <func4>:

  400fce:	48 83 ec 08          	sub    $0x8,%rsp
  
  400fd2:	89 d0                	mov    %edx,%eax
  400fd4:	29 f0                	sub    %esi,%eax
  400fd6:	89 c1                	mov    %eax,%ecx
  
  400fd8:	c1 e9 1f             	shr    $0x1f,%ecx
  400fdb:	01 c8                	add    %ecx,%eax
  400fdd:	d1 f8                	sar    %eax 
  
  400fdf:	8d 0c 30             	lea    (%rax,%rsi,1),%ecx
  
  400fe2:	39 f9                	cmp    %edi,%ecx 
  400fe4:	7e 0c                	jle    400ff2 <func4+0x24>
  400fe6:	8d 51 ff             	lea    -0x1(%rcx),%edx
  400fe9:	e8 e0 ff ff ff       	callq  400fce <func4>
  400fee:	01 c0                	add    %eax,%eax
  400ff0:	eb 15                	jmp    401007 <func4+0x39>
  
  400ff2:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  400ff7:	39 f9                	cmp    %edi,%ecx
  400ff9:	7d 0c                	jge    401007 <func4+0x39>
  400ffb:	8d 71 01             	lea    0x1(%rcx),%esi
  400ffe:	e8 cb ff ff ff       	callq  400fce <func4>
  401003:	8d 44 00 01          	lea    0x1(%rax,%rax,1),%eax
  401007:	48 83 c4 08          	add    $0x8,%rsp
  40100b:	c3                   	retq   

y = 0, z = 14

mid = (y + z) / 2;

if(x <= mid) {

​ if(z >= x) {

​ return 0;

​ } else {

​ y = mid + 1;

​ return 2*func(x, y, z) + 1;

​ }

} else {

​ z = mid-1;

​ return 2*func(x, y, z);

}

edx: z, esi: y, edi: x, eax: tmp1, ecx: tmp2

phase_5

# 用於傳遞參數的rdi/rsi/rdx/rcx以及r8 r9,儲存返回值的暫存器rax
0000000000401062 <phase_5>:
  401062:	53                   	push   %rbx
  
  401063:	48 83 ec 20          	sub    $0x20,%rsp
  401067:	48 89 fb             	mov    %rdi,%rbx
  40106a:	64 48 8b 04 25 28 00 	mov    %fs:0x28,%rax
  401071:	00 00 
  401073:	48 89 44 24 18       	mov    %rax,0x18(%rsp)
  401078:	31 c0                	xor    %eax,%eax
 
 # eax = 0,計算字元串的長度
  40107a:	e8 9c 02 00 00       	callq  40131b <string_length>
  40107f:	83 f8 06             	cmp    $0x6,%eax
  401082:	74 4e                	je     4010d2 <phase_5+0x70> # 說明字元串的長度必須是6
  401084:	e8 b1 03 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  401089:	eb 47                	jmp    4010d2 <phase_5+0x70>
  
  40108b:	0f b6 0c 03          	movzbl (%rbx,%rax,1),%ecx # ch[i],將第一個字元取出來
  40108f:	88 0c 24             	mov    %cl,(%rsp) 
  401092:	48 8b 14 24          	mov    (%rsp),%rdx # 將ch[i]放到rdx中
  
  401096:	83 e2 0f             	and    $0xf,%edx  # 取低4位,可以忽略
  
  #"maduiersnfotvbylSo you think you can stop the bomb with ctrl-c, do you?"
  #str
  # rsp空出了20個位元組,
  401099:	0f b6 92 b0 24 40 00 	movzbl 0x4024b0(%rdx),%edx # str[ch[i]]的內容放到edx中,類似於整數數組
  4010a0:	88 54 04 10          	mov    %dl,0x10(%rsp,%rax,1) # rdx,將上一個內容放到(rsp + i + 0x10)
  
  4010a4:	48 83 c0 01          	add    $0x1,%rax
  4010a8:	48 83 f8 06          	cmp    $0x6,%rax # 循環
  
  4010ac:	75 dd                	jne    40108b <phase_5+0x29>
  
  4010ae:	c6 44 24 16 00       	movb   $0x0,0x16(%rsp) # 在創建的字元串那加一個結束符,我們的新字元串是從rsp+10~rsp+16
  
  4010b3:	be 5e 24 40 00       	mov    $0x40245e,%esi # "flyers",比較函數的第二個參數
  4010b8:	48 8d 7c 24 10       	lea    0x10(%rsp),%rdi #比較函數的第一個參數,也就是新創建的字元串的首地址
  
  # maduiersnfotvbyl
  # 9 15 14 5 6 7 --> char
  # 9 f e 5 6 7 (0x-7x)
  # 9: 水平製表符 結束符 ) 9 I Y i y
  # f: shift 單元分隔符 / ? O _ o DEL(Delete)
  # e: SO(Shift Out) RS(Record Separator) . > N ^ n ~
  # 5:   % 	5 E U e u
  # 6:   &  6 F V f v
  # 7:   '  7 G W g w
  
  4010bd:	e8 76 02 00 00       	callq  401338 <strings_not_equal> 
  4010c2:	85 c0                	test   %eax,%eax
  4010c4:	74 13                	je     4010d9 <phase_5+0x77>
  
  4010c6:	e8 6f 03 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  4010cb:	0f 1f 44 00 00       	nopl   0x0(%rax,%rax,1)
  4010d0:	eb 07                	jmp    4010d9 <phase_5+0x77>
  4010d2:	b8 00 00 00 00       	mov    $0x0,%eax
  4010d7:	eb b2                	jmp    40108b <phase_5+0x29>
  
  
  4010d9:	48 8b 44 24 18       	mov    0x18(%rsp),%rax
  4010de:	64 48 33 04 25 28 00 	xor    %fs:0x28,%rax
  4010e5:	00 00 
  4010e7:	74 05                	je     4010ee <phase_5+0x8c>
  4010e9:	e8 42 fa ff ff       	callq  400b30 <__stack_chk_fail@plt>
  4010ee:	48 83 c4 20          	add    $0x20,%rsp
  4010f2:	5b                   	pop    %rbx
  4010f3:	c3                   	retq   

phase_6

第一段:讀6個數字,沒什麼可說,結果存在rsp到rsp+4*5(rsp+0x14)

00000000004010f4 <phase_6>:
  4010f4:	41 56                	push   %r14
  4010f6:	41 55                	push   %r13
  4010f8:	41 54                	push   %r12
  4010fa:	55                   	push   %rbp
  4010fb:	53                   	push   %rbx
  4010fc:	48 83 ec 50          	sub    $0x50,%rsp
  401100:	49 89 e5             	mov    %rsp,%r13
  401103:	48 89 e6             	mov    %rsp,%rsi
  401106:	e8 51 03 00 00       	callq  40145c <read_six_numbers>

第二段:注意到循環的翻譯方式,這一段包含了兩個循環。按順序閱讀,在401128到401130的自增+cmp+跳轉,可以確定是循環的邊界判斷,r12d為一個循環的標誌變數,看跳轉的401153,直接進入到下一個流程,而401151直接跳轉到401114,可以確定這是一個while循環,guard-done的翻譯方式。

401114到401123包含了一個訪存和判斷,如果將r12d認為是循環變數i,rsp中存的數組記作array[],那這一塊的程式碼框架為:

int i = 0;
while(1) {
	int a = array[i];
    if(a - 1 <= 5) bomb();
    i = i + 1;
    if(i == 6) break;
    ...       
}

其中array[i]這一步其實是通過r13實現的,在外層循環中會對r13加4的操作,說明了數組中存放的是int型數據

看內層循環的邊界判斷401145到40114b,說明ebx存放的是內層的循環變數j,401132是j的初始化程式碼,初始值為i。401135到401140為內層循環的主體,401138讀取了array[j],然後和a[i]比較,如果相等會爆炸。這樣循環程式碼的框架可以被寫成:

int i = 0;
while(1) {
	int a = array[i];
    if(a - 1 <= 5) bomb();
    i = i + 1;
    if(i == 6) break;
    int j = i;
    for(int j = i; j + 1 <= 5; j++) { // 有點奇怪
        if(array[j] == a) bomb();
    }
}
  40110b:	49 89 e6             	mov    %rsp,%r14
  40110e:	41 bc 00 00 00 00    	mov    $0x0,%r12d
  
  401114:	4c 89 ed             	mov    %r13,%rbp
  401117:	41 8b 45 00          	mov    0x0(%r13),%eax
  40111b:	83 e8 01             	sub    $0x1,%eax
  40111e:	83 f8 05             	cmp    $0x5,%eax
  401121:	76 05                	jbe    401128 <phase_6+0x34>
  401123:	e8 12 03 00 00       	callq  40143a <explode_bomb> # 一個退出
  
  401128:	41 83 c4 01          	add    $0x1,%r12d 
  40112c:	41 83 fc 06          	cmp    $0x6,%r12d
  401130:	74 21                	je     401153 <phase_6+0x5f> # 這個地方的自增+cmp+跳轉,可以確定是循環的邊界判斷,r12d為一個循環的標誌變數
  
  401132:	44 89 e3             	mov    %r12d,%ebx
  
  401135:	48 63 c3             	movslq %ebx,%rax
  401138:	8b 04 84             	mov    (%rsp,%rax,4),%eax
  40113b:	39 45 00             	cmp    %eax,0x0(%rbp)
  40113e:	75 05                	jne    401145 <phase_6+0x51> 
  401140:	e8 f5 02 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  
  401145:	83 c3 01             	add    $0x1,%ebx
  401148:	83 fb 05             	cmp    $0x5,%ebx
  40114b:	7e e8                	jle    401135 <phase_6+0x41>
  
  40114d:	49 83 c5 04          	add    $0x4,%r13
  401151:	eb c1                	jmp    401114 <phase_6+0x20>

因此第二段的功能就是判斷array[i]中每個數小於或者等於6,並且後一個和前一個不相等。

第三段:依然是一個循環,rsp+18為array最後一個元素結尾的位置,可以認為是array的end,r14為array的初始地址。循環的主體就三句話,功能是array[i] = 7 – array[i]。

  401153:	48 8d 74 24 18       	lea    0x18(%rsp),%rsi
  401158:	4c 89 f0             	mov    %r14,%rax
  40115b:	b9 07 00 00 00       	mov    $0x7,%ecx
  
  401160:	89 ca                	mov    %ecx,%edx
  401162:	2b 10                	sub    (%rax),%edx
  401164:	89 10                	mov    %edx,(%rax)
  
  401166:	48 83 c0 04          	add    $0x4,%rax
  40116a:	48 39 f0             	cmp    %rsi,%rax
  40116d:	75 f1                	jne    401160 <phase_6+0x6c>

第四段:還是包含了很多的循環,注意到401195是循環的出口。rsi用於rsp的訪存,並且按4遞增,可以將其看做是循環變數i。程式碼中包含了一個硬編碼0x6032d0,查看記憶體發現是包含了node資訊,每個node16B:

image-20220113215757789

從記憶體結構可以看出,從node的地址往後偏移8個位元組就是next指針的位置,也就對應著mov 0x8(%rdx),%rdx。根據前文可知,array中存放了1 2 3 4 5 6,因此帶入兩個特殊值就能明白該函數的功能。

  • 當array[i] = 1。從40119d可知,此時會跳轉到401183,直接將鏈表的首地址存到了(rsp+20)[i]處,這裡需要注意(%rsp,%rsi,2)中2的含義,單位是32bit(4B)

  • 當array[i] = 3。會跳轉到401176,eax初始值1,ecx為3,rdx的初始值為0x6032d0。對應的程式碼為:

    do {
        rdx = rdx->next;
        eax += 1;
    }while(eax <= ecx);
    

    當循環結束時,rdx的值剛好是第3個節點的地址,然後將它存儲到(rsp+20)[i]處。

因此這一部分程式碼個作用就是將節點的地址按照輸入的數組的被7減之後的順序存到rsp+20處,查看棧rsp+20處的內容:

image-20220113224428945

輸入的數字為1 2 3 4 5 6,變換後為6 5 4 3 2 1,剛好是把節點的地址倒過來

  40116f:	be 00 00 00 00       	mov    $0x0,%esi
  401174:	eb 21                	jmp    401197 <phase_6+0xa3>
  
  401176:	48 8b 52 08          	mov    0x8(%rdx),%rdx
  40117a:	83 c0 01             	add    $0x1,%eax
  40117d:	39 c8                	cmp    %ecx,%eax
  40117f:	75 f5                	jne    401176 <phase_6+0x82>
  401181:	eb 05                	jmp    401188 <phase_6+0x94>
  
  401183:	ba d0 32 60 00       	mov    $0x6032d0,%edx
  401188:	48 89 54 74 20       	mov    %rdx,0x20(%rsp,%rsi,2)
  
  40118d:	48 83 c6 04          	add    $0x4,%rsi
  401191:	48 83 fe 18          	cmp    $0x18,%rsi
  401195:	74 14                	je     4011ab <phase_6+0xb7> # 循環出口
  
  401197:	8b 0c 34             	mov    (%rsp,%rsi,1),%ecx
  40119a:	83 f9 01             	cmp    $0x1,%ecx
  40119d:	7e e4                	jle    401183 <phase_6+0x8f>
  
  40119f:	b8 01 00 00 00       	mov    $0x1,%eax
  4011a4:	ba d0 32 60 00       	mov    $0x6032d0,%edx
  4011a9:	eb cb                	jmp    401176 <phase_6+0x82>

第五段:

將rsp+20上的數組記作addr[0],addr[1],…, addr[5]

rbx–>addr[0], rax–> addr[1]的地址,rsi–> addr[6]的地址,充當循環的邊界

rbx–> rcx

(rax)就是addr[1]–> rdx

rdx–> mem[rcx+0x8], rcx是addr[0],也就是將rdx賦值給地址為addr[0]的鏈表節點的next指針

rdx–>rcx,循環後rdx取下一個值

結束時rdx為addr[5],也就是鏈表的最後一個節點,只需要將其next指針設置為0

因此第五段是在重新排列鏈表

image-20220113235123645

  # 初始化
  4011ab:	48 8b 5c 24 20       	mov    0x20(%rsp),%rbx # head
  4011b0:	48 8d 44 24 28       	lea    0x28(%rsp),%rax # head.next
  4011b5:	48 8d 74 24 50       	lea    0x50(%rsp),%rsi # end
  4011ba:	48 89 d9             	mov    %rbx,%rcx
  
  # 主體
  4011bd:	48 8b 10             	mov    (%rax),%rdx
  4011c0:	48 89 51 08          	mov    %rdx,0x8(%rcx)
  
  # 循環條件判斷
  4011c4:	48 83 c0 08          	add    $0x8,%rax
  4011c8:	48 39 f0             	cmp    %rsi,%rax
  4011cb:	74 05                	je     4011d2 <phase_6+0xde>
  
  4011cd:	48 89 d1             	mov    %rdx,%rcx
  4011d0:	eb eb                	jmp    4011bd <phase_6+0xc9>
  
  4011d2:	48 c7 42 08 00 00 00 	movq   $0x0,0x8(%rdx)

第六段:

一個鏈表的取value的過程,比較相鄰的兩個節點的value,要降序排列

原鏈表的節點為 14c 0a8 39c 2b3 1dd 1bb

降序排列的下標應該是3 4 5 6 1 2,變換前的應該是4 3 2 1 6 5


  4011d9:	00 
  4011da:	bd 05 00 00 00       	mov    $0x5,%ebp
  4011df:	48 8b 43 08          	mov    0x8(%rbx),%rax #rbx就是頭結點的地址,偏移8就是next指針
  4011e3:	8b 00                	mov    (%rax),%eax # next的value存到eax中
  4011e5:	39 03                	cmp    %eax,(%rbx) # 比較next.value和value
  4011e7:	7d 05                	jge    4011ee <phase_6+0xfa> # value >=next.value跳轉,也就意味著要降序排列
  4011e9:	e8 4c 02 00 00       	callq  40143a <explode_bomb>
  4011ee:	48 8b 5b 08          	mov    0x8(%rbx),%rbx
  
  4011f2:	83 ed 01             	sub    $0x1,%ebp
  4011f5:	75 e8                	jne    4011df <phase_6+0xeb> # 循環6次
  
  4011f7:	48 83 c4 50          	add    $0x50,%rsp
  4011fb:	5b                   	pop    %rbx
  4011fc:	5d                   	pop    %rbp
  4011fd:	41 5c                	pop    %r12
  4011ff:	41 5d                	pop    %r13
  401201:	41 5e                	pop    %r14
  401203:	c3                   	retq