ScratchABlock

问：为什么还需要另一个反编译器，尤其是一个有缺陷的反编译器？

答：一个可悲的事实是，大多数反编译器都有缺陷。许多人无法反编译琐碎的结构，其他人无法反编译更高级的结构，那些看似可以处理它们的人，却因仅支持无聊的体系结构和操作系统而陷入瘫痪。几乎所有的编写方式都使得调整它或添加新的架构都很复杂。反编译器是一种逆向工程工具，但讽刺的是，如果您想高效地使用典型的反编译器或使其满足您的需求，首先您需要对反编译器本身进行逆向工程，这很容易需要数月（或数年） 。

ScratchABlock 有何不同？

反编译器（以及任何程序转换框架）的核心部分是中间表示（IR）。反编译器应该在 IR 上工作，并且应该将其作为输入，并且特定架构的汇编器到该 IR 的转换应该与反编译器很好地解耦，否则需要付出巨大的努力来添加对另一种架构的支持（这反过来又限制了反编译器的用户群）。

反编译是一项复杂的任务，因此应该轻松了解反编译过程。这意味着反编译器使用的 IR 应该是人性化的，例如使用程序员熟悉的语法、尽可能直接映射到典型的机器汇编器等。

上述要求本身应该是非常明显的。如果没有，可以从有关此事的书籍中学习，例如：

“编译器编写者还需要让人们轻松直接地检查 IR 程序的机制。自身利益应该确保编译器编写者注意最后一点。”

（Keith Cooper、Linda Torczon，“设计编译器”）

然而，反编译器项目，包括开源项目，经常违反这些要求：它们与特定的机器架构紧密耦合，不允许输入 IR，并且通常根本不向用户公开或记录它。

ScratchABlock就是试图对这种做法说“不”，并根据上述要求开发一个反编译框架。请注意，ScratchABlock 可以被视为一个学习/研究项目，除了良好的意图和对其他项目的批评之外，可能不会为临时用户提供太多东西 - 目前或可能根本没有。当然，它也可以在很多方面受到批评。

脚踏实地部分

ScratchABlock 是根据 GNU 通用公共许可证 v3 (GPLv3) 的条款发布的。

ScratchABlock 是用 Python3 语言编写的，并在 3.3 及更高版本上进行了测试，但也可能适用于 3.2 或更低版本（不适用于旧版 Python2 版本）。有一些依赖关系：

• PyYAML，https://pypi.python.org/pypi/PyYAML
• 鼻子测试，https://pypi.python.org/pypi/nose（仅单元测试需要）。

在 Debian/Ubuntu Linux 上，可以使用sudo apt-get install python3-yaml python3-nose安装它们。或者，您可以通过 Python 自己的pip包管理器安装它们（应该适用于任何操作系统）： pip3 install -r requirements.txt 。

ScratchABlock 使用PseudoC汇编器作为其 IR。它是一种尽可能使用熟悉的C语言语法来表达的汇编语言。这个想法是任何 C 程序员都会直观地理解它（示例），但人们正在努力更正式地记录 PseudoC。

请注意，根据文档上一节中描述的要求，并遵循众所周知的“Unix范式”，ScratchABlock 做了“一件事”——对 PseudoC 程序进行分析和转换，并且明确不关心转换特定体系结构的机器指令进入 PseudoC（至少目前如此）。这意味着 ScratchABlock 不会强迫您使用任何特定的转换器/升降机 - 您可以使用任何您喜欢的。警告：您需要有一个才能使用它。有关这方面的一些提示，请参阅文档末尾。

源代码和接口脚本位于存储库的根目录中。最重要的脚本是：

• apply_xform.py - 中央驱动程序，允许将一系列转换（或一般来说，高级分析/转换脚本）应用于单个文件或文件目录（“项目目录”）。

• inter_dataflow.py - 过程间（全局）数据流分析驱动程序（WIP）。

• script_*.py - apply_xform.py的高级分析/转换脚本（ --script开关）。

• script_i_*.py - inter_dataflow.py的分析脚本。

• run_tests - 回归测试套件运行程序。大多数测试套件都是高级的，包括对文件进行不同的传递来运行 apply_xform.py 并检查预期结果。

存储库的其他子目录：

• tests_unit - Python 模块的经典单元测试，用 Python 编写。

• tests - 主要测试套件。虽然本质上是集成的，但它通常对一个简单文件进行一次测试，因此遵循单元测试原理。测试表示为 PseudoC 输入文件，而预期结果 - 表示为带有基本块注释的 PseudoC 和（如果适用）.dot 格式的 CFG。查看这些测试用例，尝试修改它们并查看结果是了解 ScratchABlock 工作原理的最佳方式。

• docs - 不断增长的文档集合。例如，有一个 PseudoC 汇编语言规范作为 ScratchABlock 的中间表示 (IR)，以及一项为何不选择另一个现有 IR 的调查。

ScratchABlock 目前的方法是开发一组相对松散耦合的算法（“pass”），用于程序分析和转换，对它们进行测试，并允许用户轻松访问它们。反编译的魔力在于以正确的顺序和正确的次数应用这些算法。然后，为了提高反编译的性能，这些通道通常需要更紧密的耦合。在实施如上所述的通行证清单之后，探索这些方向是下一个优先事项。

ScratchABlock 实现的算法和转换：

• 图算法：

  • 构造和查询（前辈、后辈等）
  • 遍历（深度优先搜索（DFS），后序）
  • 支配树/支配边界
  • 节点分裂

• 静态单一作业表（SSA）：

  • 建造

• 数据流分析：

  • 通用迭代数据流算法框架
  • 支配树
  • 达到定义
  • 实时变量
  • 建立废弃链

• 传播：

  • 持续的
  • 复制
  • 内存参考
  • 表达式

• 死码消除 (DCE)

• 重写：

  • 堆栈变量的数量
  • 结构字段 (TODO)
  • 去虚拟化（TODO）

• 控制流结构：

  • 消除跳跃
  • 单出口
  • 环路单一着陆点
  • if/if-else/if-elif-else 梯子
  • 控制流“和”（if (a && b)）
  • 通过节点分裂进行异常选择
  • while/do-while/无限循环
  • 通用循环结构 (TODO)
  • 无法到达的基本块消除（TODO）

• 输出格式：

  • 伪C
  • 带注释的基本块的 PseudoC
  • C
  • .dot（用于控制流 (CFG) 和其他图表）
  • YAML（用于函数属性数据库）

ScratchABlock 的合作伙伴工具是 ScratchABit，它是一个交互式反汇编器，旨在执行反编译过程的最低级别任务，例如将代码与数据分离以及识别函数边界。 ScratchABit 通常使用原生架构汇编语法，但对于某些架构（通常是忠实的 RISC），如果有合适的插件可用，它可以输出 PseudoC 语法，该语法可以作为 ScratchABlock 的输入。