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