Fix conflicts between caching and stopping slicing
[dyninst.git] / parseAPI / src / IndirectAnalyzer.C
1 #include "dyntypes.h"
2 #include "IndirectAnalyzer.h"
3 #include "BoundFactCalculator.h"
4 #include "JumpTablePred.h"
5 #include "IA_IAPI.h"
6 #include "debug_parse.h"
7
8 #include "CodeObject.h"
9 #include "Graph.h"
10
11 #include "Instruction.h"
12 #include "InstructionDecoder.h"
13 #include "Register.h"
14 #include "SymEval.h"
15 using namespace Dyninst::ParseAPI;
16 using namespace Dyninst::InstructionAPI;
17
18
19 bool IndirectControlFlowAnalyzer::NewJumpTableAnalysis(std::vector<std::pair< Address, Dyninst::ParseAPI::EdgeTypeEnum > >& outEdges) {
20 //    if (block->last() != 0x428156) return false;
21     parsing_printf("Apply indirect control flow analysis at %lx\n", block->last());
22 //     fprintf(stderr,"Apply indirect control flow analysis at %lx\n", block->last());
23    
24
25 //    parsing_printf("Calculate backward slice\n");
26
27 //    BackwardSlicer bs(func, block, block->last());
28 //    GraphPtr slice =  bs.CalculateBackwardSlicing();
29
30     parsing_printf("Looking for thunk\n");
31 //  Find all blocks that reach the block containing the indirect jump
32 //  This is a prerequisit for finding thunks
33     GetAllReachableBlock();
34 //  Now we try to find all thunks in this function.
35 //  We pass in the slice because we may need to add new ndoes.
36     FindAllThunks();
37 //  Calculates all blocks that can reach
38 //  and be reachable from thunk blocks
39     ReachFact rf(thunks);
40
41     
42     const unsigned char * buf = (const unsigned char*) block->obj()->cs()->getPtrToInstruction(block->last());
43     InstructionDecoder dec(buf, InstructionDecoder::maxInstructionLength, block->obj()->cs()->getArch());
44     Instruction::Ptr insn = dec.decode();
45     AssignmentConverter ac(true, false);
46     vector<Assignment::Ptr> assignments;
47     ac.convert(insn, block->last(), func, block, assignments);
48     Slicer s(assignments[0], block, func);
49     
50     JumpTablePred jtp(func, block, rf, thunks, outEdges);
51     GraphPtr slice = s.backwardSlice(jtp);
52
53     // After the slicing is done, we do one last check to 
54     // see if we can resolve the indirect jump by assuming 
55     // one byte read is in bound [0,255]
56     if (outEdges.empty()) {
57         GraphPtr g = jtp.BuildAnalysisGraph(s.visitedEdges);
58         
59         BoundFactsCalculator bfc(func, g, func->entry() == block, rf, thunks, block->last(), true, jtp.expandCache);
60         bfc.CalculateBoundedFacts();
61         
62         BoundValue target;
63         bool ijt = jtp.IsJumpTable(g, bfc, target);
64         if (ijt) {
65             bool ret = !jtp.FillInOutEdges(target, outEdges);
66         } 
67
68     }
69     return !outEdges.empty();
70 }                                                      
71
72
73
74
75 // Find all blocks that reach the block containing the indirect jump
76 void IndirectControlFlowAnalyzer::GetAllReachableBlock() {
77     reachable.clear();
78     queue<Block*> q;
79     q.push(block);
80     while (!q.empty()) {
81         ParseAPI::Block *cur = q.front();
82         q.pop();
83         if (reachable.find(cur) != reachable.end()) continue;
84         reachable.insert(cur);
85         for (auto eit = cur->sources().begin(); eit != cur->sources().end(); ++eit)
86             if ((*eit)->intraproc()) 
87                 q.push((*eit)->src());
88     }
89
90 }
91
92
93 static Address ThunkAdjustment(Address afterThunk, MachRegister reg, ParseAPI::Block *b) {
94     // After the call to thunk, there is usually
95     // an add insturction like ADD ebx, OFFSET to adjust
96     // the value coming out of thunk.
97    
98     const unsigned char* buf = (const unsigned char*) (b->obj()->cs()->getPtrToInstruction(afterThunk));
99     InstructionDecoder dec(buf, b->end() - b->start(), b->obj()->cs()->getArch());
100     Instruction::Ptr nextInsn = dec.decode();
101     // It has to be an add
102     if (nextInsn->getOperation().getID() != e_add) return 0;
103     vector<Operand> operands;
104     nextInsn->getOperands(operands);
105     RegisterAST::Ptr regAST = boost::dynamic_pointer_cast<RegisterAST>(operands[0].getValue());
106     // The first operand should be a register
107     if (regAST == 0) return 0;
108     if (regAST->getID() != reg) return 0;
109     Result res = operands[1].getValue()->eval();
110     // A not defined result means that
111     // the second operand is not an immediate
112     if (!res.defined) return 0;
113     return res.convert<Address>();
114 }
115
116 void IndirectControlFlowAnalyzer::FindAllThunks() {
117     // Enumuerate every block to find thunk
118     for (auto bit = reachable.begin(); bit != reachable.end(); ++bit) {
119         // We intentional treat a getting PC call as a special case that does not
120         // end a basic block. So, we need to check every instruction to find all thunks
121         ParseAPI::Block *b = *bit;
122         const unsigned char* buf =
123             (const unsigned char*)(b->obj()->cs()->getPtrToInstruction(b->start()));
124         if( buf == NULL ) {
125             parsing_printf("%s[%d]: failed to get pointer to instruction by offset\n",FILE__, __LINE__);
126             return;
127         }
128         parsing_printf("Looking for thunk in block [%lx,%lx).", b->start(), b->end());
129         InstructionDecoder dec(buf, b->end() - b->start(), b->obj()->cs()->getArch());
130         InsnAdapter::IA_IAPI block(dec, b->start(), b->obj() , b->region(), b->obj()->cs(), b);
131         while (block.getAddr() < b->end()) {
132             if (block.getInstruction()->getCategory() == c_CallInsn && block.isThunk()) {
133                 bool valid;
134                 Address addr;
135                 boost::tie(valid, addr) = block.getCFT();
136                 const unsigned char *target = (const unsigned char *) b->obj()->cs()->getPtrToInstruction(addr);
137                 InstructionDecoder targetChecker(target, InstructionDecoder::maxInstructionLength, b->obj()->cs()->getArch());
138                 Instruction::Ptr thunkFirst = targetChecker.decode();
139                 set<RegisterAST::Ptr> thunkTargetRegs;
140                 thunkFirst->getWriteSet(thunkTargetRegs);
141                 
142                 for (auto curReg = thunkTargetRegs.begin(); curReg != thunkTargetRegs.end(); ++curReg) {
143                     ThunkInfo t;
144                     t.reg = (*curReg)->getID();
145                     t.value = block.getAddr() + block.getInstruction()->size();
146                     t.value += ThunkAdjustment(t.value, t.reg, b);
147                     t.block = b;
148                     thunks.insert(make_pair(block.getAddr(), t));
149                     parsing_printf("\tfind thunk at %lx, storing value %lx to %s\n", block.getAddr(), t.value , t.reg.name().c_str());
150                 }
151             }
152             block.advance();
153         }
154     }
155 }
156
157