编译与反编译技术实战

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庞建民 等 著
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  • 编译原理
  • 反汇编
  • 逆向工程
  • 程序分析
  • 代码安全
  • 软件破解
  • 调试技术
  • 二进制分析
  • ARM
  • x86
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111566175
商品编码:29489761346
包装:平装-胶订
出版时间:2017-05-01

具体描述

   图书基本信息
图书名称 编译与反编译技术实战
作者 庞建民 等
定价 79.00元
出版社 机械工业出版社
ISBN 9787111566175
出版日期 2017-05-01
字数
页码
版次 1
装帧 平装-胶订
开本 16开
商品重量 0.4Kg

   内容简介
全书共14章,章简要介绍了本书所基于的环境与工具;第2~6章针对编译的不同阶段,展开实践方面的相关阐述,并结合GCC和LLVM这两款具体的编译器进行论述;第7章介绍了多样化编译方面的实践;第8~13章从反编译的不同阶段介绍与反编译相关的可执行程序格式、程序解码和反汇编、中间表示生成、数据类型和控制流的恢复、过程定义恢复等内容;4章简要介绍了反编译在信息安全方面的应用。

   作者简介

   目录
目  录Contents
前言
章 实践的环境与工具 1
1.1 实践环境概述 1
1.2 词法分析生成器LEX 1
1.3 语法分析生成器YACC 3
1.4 编译器GCC 4
1.5 编译器LLVM 5
1.6 反汇编工具IDA 6
1.7 反汇编工具OllyICE 6
1.8 仿真与分析工具QEMU 6
1.9 动态分析工具TEMU 7
1.10 本章小结 8
第2章 编译器实践概述 9
2.1 编译器、解释器及其工作方式 9
2.2 编译器的结构 10
2.3 编译器的设计与实现概述 12
2.3.1 利用Flex和Bison实现词法和语法分析 12
2.3.2 利用LLVM实现代码优化和代码生成 12
2.4 本章小结 13
第3章 词法分析器的设计与实现 14
3.1 词法分析器的设计 14
3.1.1 词法分析器的功能 14
3.1.2 输入及其处理 15
3.2 词法分析器的手工实现 16
3.3 词法分析器的LEX实现 31
3.3.1 LEX源文件结构 32
3.3.2 LEX系统中的正规式 34
3.3.3 LEX 的使用方式 36
3.3.4 LEX 源文件示例——C语言词法分析器 37
3.4 本章小结 41
第4章 语法分析器的设计与实现 42
4.1 自上而下的语法分析器的设计与实现 42
4.2 自下而上的语法分析器的设计与实现 61
4.3 语法分析器的生成器 72
4.3.1 YACC的源文件结构 72
4.3.2 YACC和LEX的接口 76
4.3.3 YACC源程序示例——简单的台式计算器 77
4.4 本章小结 78
第5章 GCC编译器分析与实践 79
5.1 GCC编译器概述 79
5.2 GCC编译器的系统结构 80
5.3 GCC编译器的分析程序 81
5.4 GCC编译器的中间语言及其生成 82
5.5 GCC编译器的优化 82
5.6 GCC编译器的目标代码生成 87
5.7 本章小结 88
第6章 LLVM编译器分析与实践 89
6.1 LLVM编译器概述 89
6.1.1 起源 89
6.1.2 相关项目 90
6.2 经典编译器概述 91
6.2.1 经典编译器设计的启示 91
6.2.2 现有编译器的实现 92
6.3 LLVM的设计 93
6.3.1 LLVM中间表示 94
6.3.2 LLVM库文件 95
6.4 LLVM前端 96
6.4.1 前端库文件 97
6.4.2 词法分析 97
6.4.3 语法分析 99
6.4.4 语义分析 100
6.4.5 LLVM IR代码生成 100
6.5 LLVM的中间表示 100
6.5.1 LLVM IR语法 102
6.5.2 LLVM IR优化实例 104
6.6 LLVM后端 106
6.6.1 后端库文件 107
6.6.2 LLVM目标架构描述文件 108
6.7 应用实例 109
6.7.1 代码插桩 110
6.7.2 代码保护 110
6.8 本章小结 111
第7章 多样化编译实践 112
7.1 软件多样化的机会 112
7.1.1 应用层的多样化机会 112
7.1.2 Web服务层的多样化机会 113
7.1.3 操作系统层的多样化机会 115
7.1.4 组合后的多样化机会 116
7.1.5 虚拟层的多样化机会 116
7.2 多样化带来的管理复杂性 117
7.3 多样化编译技术 118
7.3.1 化技术 118
7.3.2 代码混淆技术 120
7.3.3 与堆栈相关的多样化技术 123
7.4 多样化编译的应用 125
7.4.1 多样化编译在安全防御方面的应用 126
7.4.2 多样化编译工具的结构组成及原理 127
7.5 本章小结 128
第8章  反编译的对象——可执行文件格式分析 129
8.1 可执行文件格式 129
8.1.1 PE可执行文件格式 129
8.1.2 ELF可执行文件格式 130
8.2 main函数的识别 133
8.2.1 程序启动过程分析 136
8.2.2 startup函数解析 137
8.2.3 main()函数定位 140
8.3 本章小结 142
第9章  反编译的基础——指令系统和反汇编 143
9.1 指令系统概述 143
9.1.1 机器指令及格式 145
9.1.2 汇编指令及描述 147
9.2 指令解码 149
9.2.1 SLED通用编解码语言 149
9.2.2 x64的SLED描述 154
9.2.3 IA64的SLED描述 159
9.3 反汇编过程 161
9.3.1 线性扫描反汇编 161
9.3.2 行进递归反汇编 162
9.4 反汇编工具IDA与OllyICE实践 163
9.4.1 IDA实践 163
9.4.2 OllyICE实践 166
9.5 本章小结 169
0章 反编译的中点——从汇编指令到中间表示 170
10.1 中间代码生成在经典反编译器中的实际应用 170
10.1.1 低级中间代码 171
10.1.2 高级中间代码 172
10.2 中间表示从设计到应用的具体实例 175
10.2.1 指令基本组件描述 176
10.2.2 用UMSDL描述指令语义 179
10.3 本章小结 184
1章 反编译的推进1——数据类型恢复 185
11.1 基本数据类型的分析和恢复 185
11.1.1 数据类型分析的相关概念 186
11.1.2 基于指令语义的基本数据类型分析 188
11.1.3 基于过程的数据类型分析技术 190
11.2 函数类型恢复 197
11.2.1 问题引入 198
11.2.2 函数类型的恢复 198
11.3 本章小结 203
2章 反编译的推进2——控制流恢复实例 205
12.1 基于关键语义子树的间接跳转目标解析 205
12.1.1 问题的提出 206
12.1.2 相关工作 207
12.1.3 跳转表的语义特征 208
12.1.4 基于关键语义子树的间接跳转目标解析及翻译 210
12.2 功能块概念的引入 222
12.2.1 分析单位 222
12.2.2 基于基本块的分析 223
12.2.3 功能块 228
12.2.4

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   文摘

   序言




《深入解析:硬件设计与嵌入式系统开发》 内容概述 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,探索现代硬件设计与嵌入式系统开发的核心概念、实践方法以及前沿技术。我们将从最基础的数字逻辑原理出发,逐步深入到复杂的微处理器架构、内存管理、接口通信,再到实际的嵌入式系统构建和软件开发流程。本书强调理论与实践相结合,通过大量的案例分析和代码示例,帮助读者掌握从概念到成品的全过程开发能力。 第一部分:硬件基础与数字逻辑 1. 数字逻辑基础: 介绍二进制、布尔代数、逻辑门(AND, OR, NOT, XOR等)及其组合逻辑(多路选择器、译码器、编码器)和时序逻辑(触发器、寄存器、计数器)的设计原理。我们将讨论如何使用这些基本构建块来构建更复杂的逻辑电路。 2. 组合逻辑电路设计: 深入讲解组合逻辑电路的设计流程,包括逻辑函数的表示(真值表、卡诺图、布尔表达式)、最小化方法以及硬件描述语言(HDL)如Verilog或VHDL在设计中的应用。我们将通过实际示例,如设计一个简单的ALU(算术逻辑单元)来展示这些概念。 3. 时序逻辑电路设计: 探讨状态机的概念,包括有限状态机(FSM)的设计,如何利用触发器和时钟信号实现状态的存储和转移。我们将详细介绍同步和异步时序逻辑的区别,以及如何设计和分析时序电路,例如移位寄存器和简单的微处理器控制器。 4. 存储器结构与原理: 介绍不同类型的存储器,如SRAM、DRAM、ROM、Flash等,并深入讲解它们的内部工作原理、读写时序以及在系统中的应用。我们将讨论内存组织、寻址方式和内存接口设计。 第二部分:微处理器架构与系统设计 1. 微处理器基本架构: 讲解RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)的架构差异,以及现代微处理器中普遍采用的流水线技术、超标量执行、分支预测等性能提升技术。我们将分析CPU的核心组件,如ALU、控制器、寄存器组以及缓存。 2. 指令集架构(ISA): 深入研究典型的ISA,如ARM、MIPS或x86,理解指令的格式、寻址模式、操作码和操作数。我们将探讨不同ISA的设计哲学以及它们如何影响软件的编写和性能。 3. 内存管理单元(MMU): 讲解MMU在虚拟内存、内存保护和多任务操作系统中的关键作用。我们将深入探讨页表、TLB(Translation Lookaside Buffer)的工作机制,以及它们如何实现高效的内存访问。 4. 总线与接口技术: 详细介绍系统总线(如AMBA AXI、PCIe)的设计和工作原理,以及各种常用接口(如UART, SPI, I2C, USB, Ethernet)的通信协议、时序和实际应用。我们将讨论数据传输、中断处理以及DMA(Direct Memory Access)的实现。 5. 中断系统设计: 阐述中断的产生机制、中断控制器的工作原理、中断服务程序的编写以及中断优先级管理。我们将讨论如何有效利用中断来提高系统响应速度和处理异步事件。 第三部分:嵌入式系统开发实践 1. 嵌入式系统概述: 定义嵌入式系统,介绍其特点、应用领域和发展趋势。我们将讨论嵌入式系统与通用计算机系统的区别,以及常见的嵌入式硬件平台,如单片机、FPGA、SoC。 2. 开发环境搭建: 指导读者如何搭建交叉编译环境,包括选择合适的编译器、链接器、调试器,以及使用Makefile或CMake等构建工具进行项目管理。 3. 硬件驱动程序开发: 讲解如何编写底层硬件驱动程序,包括寄存器操作、GPIO控制、定时器配置、ADC/DAC数据采集以及传感器接口驱动。我们将展示如何与硬件直接交互。 4. 嵌入式操作系统(RTOS): 深入介绍实时操作系统(RTOS)的概念和基本原理,包括任务管理、进程间通信(IPC)、信号量、互斥锁、事件标志等。我们将重点分析如FreeRTOS, RT-Thread等流行RTOS的内部机制,并演示如何在嵌入式系统中使用RTOS来管理并发任务。 5. 嵌入式软件调试技术: 教授各种嵌入式软件调试技巧,包括使用JTAG/SWD调试器进行硬件调试、printf调试、逻辑分析仪的使用以及代码静态分析工具的应用。我们将分享如何快速定位和解决常见的嵌入式软件bug。 6. 嵌入式系统性能优化: 探讨嵌入式系统在功耗、速度和内存占用方面的优化策略,包括代码优化、算法选择、硬件加速利用以及内存布局调整。 第四部分:高级主题与前沿技术 1. FPGA与SoC设计: 介绍FPGA(现场可编程门阵列)的工作原理和应用,以及使用HDL进行FPGA逻辑设计和综合的方法。我们将探讨如何利用FPGA实现定制化的硬件加速器,以及SoC(System on a Chip)的概念,即在一个芯片上集成CPU、GPU、DSP和其他外设。 2. 低功耗设计技术: 探讨嵌入式系统中低功耗设计的重要性,包括硬件功耗管理技术(如时钟门控、电源门控、低功耗模式)和软件功耗优化方法。 3. 嵌入式安全: 介绍嵌入式系统面临的安全威胁,以及相关的安全防护措施,如安全启动、加密通信、访问控制和固件更新安全。 4. 物联网(IoT)与嵌入式系统: 探讨嵌入式系统在物联网领域的关键作用,包括传感器节点、通信模块、边缘计算设备的设计和开发,以及与云平台的集成。 目标读者 本书适合以下人群阅读: 对嵌入式系统开发感兴趣的在校学生(计算机科学、电子工程、自动化等专业)。 希望提升硬件设计和嵌入式开发能力的软件工程师。 希望深入理解硬件底层原理的程序员。 从事相关领域的工程师,需要系统性地梳理和更新知识体系。 学习价值 通过本书的学习,读者将能够: 扎实掌握数字逻辑设计和微处理器架构的基本原理。 熟练运用硬件描述语言进行逻辑电路设计。 理解嵌入式系统硬件平台的构成和工作机制。 掌握嵌入式软件开发的流程和调试技巧。 理解RTOS在多任务并发处理中的作用。 能够独立完成简单的嵌入式硬件和软件集成项目。 对嵌入式系统的高级应用和未来发展趋势有初步认识。 本书力求提供严谨的理论基础,辅以详实的实践指导,帮助读者构建起坚实的硬件与嵌入式开发知识框架,为应对日益复杂的嵌入式系统挑战奠定坚实的基础。

用户评价

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我是一名对计算机底层原理充满好奇的开发者,一直以来都对“程序是如何运行的”这个问题耿耿于怀。市面上有很多讲解编程语言的书籍,但往往止步于如何使用和编写,很少能深入到编译器和反编译器的层面。这本书的出现,恰好填补了我在这方面的知识空白。作者的功力可见一斑,他将一个极其复杂和晦涩的领域,用一种近乎艺术的方式呈现出来。从词法分析器的工作原理,如何将源代码分解成一个个有意义的“记号”(tokens),到递归下降或LR分析器如何根据语法规则构建出抽象语法树(AST),每一步都描绘得清晰而透彻。尤其令我印象深刻的是,作者在讲解语法分析时,并没有直接给出枯燥的算法描述,而是通过一个简单但经典的语言(比如一个小型计算器语言)作为示例,一步步引导读者理解其背后的逻辑。这种循序渐进的方式,让我避免了因一开始就面对复杂概念而产生的畏难情绪。书中的优化章节更是精彩绝伦,各种静态分析和动态分析的技术,比如数据流分析、控制流图的构建,以及在此基础上进行的各种优化策略,都让我大开眼界。我曾经花费大量时间去理解一个性能瓶颈,而如果当时有这本书的指导,我相信我能够更快地找到问题的根源。反编译的部分同样让我受益匪浅,它让我明白了为什么有时候一些二进制文件会被人“破解”,也让我对软件的安全性有了更深的认识。

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这本书就像是一本武功秘籍,将编译和反编译这两门“绝世武功”的精髓一一揭示。我一直以为编译器是个黑盒子,你丢进去源代码,它就吐出来可执行文件,但这本书让我看到了这个黑盒子的内部运作原理。从前端的词法分析和语法分析,到中端的中间代码生成和优化,再到后端的代码生成,每一个环节都充满了智慧和技巧。作者在解释抽象语法树(AST)时,用了非常形象的比喻,让我很快就理解了它的作用——就像是程序的骨架。而对于各种优化技术,比如死代码消除、循环展开、函数内联等等,作者都给出了详尽的解释和实际的案例,让我明白为什么有时候经过编译器优化后的代码会比手写代码更高效。最让我兴奋的是反编译的部分。我一直对如何将机器码还原成人类可读的代码感到好奇,这本书满足了我的求知欲。它不仅介绍了各种反编译工具的使用,还深入剖析了反编译的原理,比如如何识别函数、变量、数据结构,以及如何处理控制流。通过学习,我发现自己不仅仅是在学习技术,更是在学习一种“思维方式”——如何从宏观到微观,从高层到底层,一步步拆解和理解一个复杂的系统。这本书绝对是我近年来阅读过的最具有启发性和实用性的技术书籍之一。

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坦白说,一开始我选择这本书,是因为我对“黑客技术”有点兴趣,想了解一下软件是如何被“破解”的。但读了之后,我发现它远不止是关于破解,而是对软件工程底层逻辑的一次彻底的解构。作者的讲解非常系统,从编译器的基本结构,到各个阶段的实现细节,再到反编译器的原理,层层递进,逻辑清晰。我特别喜欢作者在讲解抽象语法树(AST)时,用到了“程序的逻辑结构图”这样的比喻,让我瞬间明白了AST的核心作用。书中对各种编译优化技术的描述也相当精彩,例如如何通过数据流分析来发现可以被优化的代码,以及各种具体的优化算法,如常量传播、公共子表达式消除等,都通过图示和伪代码的形式展现出来,易于理解。反编译的部分更是让我大开眼界,它就像是侦探小说里的破案过程,需要从蛛丝马迹中还原真相。作者详细介绍了如何分析汇编代码,如何识别函数调用、循环、条件分支,以及如何反编译数据结构。这些技术不仅有助于理解软件的内部机制,对于安全研究、漏洞挖掘等方面也具有极其重要的意义。这本书让我意识到,理解编译和反编译技术,就像是掌握了打开计算机世界深层奥秘的钥匙。

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这本书让我彻底刷新了对软件工作的认知!我一直以为编程就是写代码,然后代码就自动运行了,但这本书让我看到了背后的“魔法”。从编译器如何将人类可读的源代码转化为机器能够理解的机器码,到反编译技术如何逆向还原这个过程,整个流程的精妙之处让我叹为观止。书中对词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化以及最终的目标代码生成等编译过程的各个阶段都进行了深入浅出的讲解,每一个环节都像是精密的齿轮,咬合得天衣无缝。特别是对于各种抽象语法树(AST)的构建和遍历,以及在中间代码优化中出现的各种经典算法,例如常量折叠、死代码消除、循环不变外提等,作者都通过大量的实例和图示进行了生动的演示,让我这个初学者也能轻松理解。而且,书中不仅仅停留在理论层面,还结合了实际的工具和案例,比如通过分析一些开源项目的编译过程,来验证书中的理论。这种理论与实践相结合的方式,极大地增强了我的学习兴趣和动手能力。我曾经尝试过手动分析一些简单的汇编代码,但总感觉无从下手,而这本书的出现,就像给我装上了一双“透视眼”,让我能够理解代码在底层是如何运作的。

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这本书简直是我的“救星”!我一直对计算机底层原理非常感兴趣,但很多资料都过于晦涩难懂,让我望而却步。这本书的出现,彻底改变了我的学习体验。作者以一种非常清晰、系统的方式,将编译和反编译这两个复杂的技术领域展现在我面前。从编译器如何将源代码分解、解析、优化,最终生成可执行代码,到反编译技术如何将机器码还原成有意义的程序逻辑,每一个环节都被讲解得深入浅出。我尤其喜欢书中对抽象语法树(AST)的讲解,它将程序的结构清晰地展现出来,让我对程序的理解更加直观。而各种编译优化技术,如常量传播、死代码消除等,也通过生动的例子得到了很好的阐释,让我明白了代码优化背后的智慧。反编译的部分更是让我惊叹,它就像是让我拥有了“读心术”,能够洞察二进制代码背后的逻辑。这本书不仅让我掌握了实用的技术,更让我对计算机科学有了更深刻的理解和认识。

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我原本以为自己对编程已经有了比较深入的理解,但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我明白了,我们日常编写的高级语言代码,在到达计算机之前,要经历多么复杂而精妙的转化过程。作者对编译器前端(词法分析、语法分析)的讲解,就像是在教你如何给一堆杂乱的符号赋予意义和结构,而对抽象语法树(AST)的深入剖析,则让我看到了程序在编译过程中最核心的“大脑”。中端优化环节的描述更是令人惊叹,那些看似微小的代码改动,背后却蕴含着复杂的算法和深刻的逻辑。比如,书中对控制流图(CFG)的构建和分析,以及在此基础上进行的各种优化,比如循环不变外提、死代码消除等,都让我看到了“智慧”在代码生成中的体现。而反编译技术的部分,更是让我对计算机底层运行机制有了全新的认识。它就像是让你能够“逆流而上”,从最终执行的机器码中,窥探到原始程序的逻辑和结构。书中对汇编语言的解读,以及如何从汇编代码中还原出高级语言的逻辑,都让我觉得无比神奇。这本书不仅仅是技术的讲解,更是一种思维方式的启迪,让我能够更深刻地理解软件的生命周期,以及软件的“前世今生”。

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作为一个对软件底层原理充满好奇的学习者,我一直在寻找一本能够系统讲解编译和反编译技术的书籍。终于,我找到了这本《编译与反编译技术实战》。这本书的内容之详实,讲解之深入,完全超出了我的预期。作者对编译过程的每一个阶段都进行了细致的剖析,从词法分析、语法分析,到语义分析、中间代码生成,再到代码优化和目标代码生成,每一个环节都通过大量的图示和代码示例进行阐释,让复杂的概念变得清晰易懂。我尤其喜欢书中对抽象语法树(AST)的讲解,它就像是程序的“骨架”,是理解后续所有处理的基础。而对于各种编译优化技术,作者更是如数家珍,比如常量折叠、死代码消除、循环不变外提等,都通过具体的例子进行了演示,让我明白了编译器是如何让代码运行得更快的。反编译的部分更是精彩绝伦,它让我看到了软件的“另一面”。通过学习,我理解了反编译器的基本原理,以及如何从二进制代码中还原出可读的程序逻辑。这不仅仅是技术的学习,更是对计算机系统运行机制的一次深度探索。这本书为我打开了一扇新的大门,让我对软件开发有了更全面的认识。

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