ScratchABlock

Q ：為什麼還需要另一個反編譯器，尤其是一個有缺陷的反編譯器？

答：一個可悲的事實是大多數反編譯器都有缺陷。許多人無法反編譯瑣碎的結構，其他人無法反編譯更高級的結構，那些看似可以處理它們的人，卻因僅支援無聊的體系結構和作業系統而陷入癱瘓。幾乎所有的編寫方式都使得調整它或添加新的架構變得複雜。反編譯器是一種逆向工程工具，但諷刺的是，如果您想有效地使用典型的反編譯器或使其滿足您的需求，首先您需要對反編譯器本身進行逆向工程，這很容易需要數月（或數年） 。

ScratchABlock 有何不同？

反編譯器（以及任何程式轉換框架）的核心部分是中間表示（IR）。反編譯器應該在IR 上工作，並且應該將其作為輸入，並且特定架構的彙編器到該IR 的轉換應該與反編譯器很好地解耦，否則需要付出巨大的努力來添加對另一種架構的支援（這反過來又限制了反編譯器的用戶群）。

反編譯是一項複雜的任務，因此應該輕鬆了解反編譯過程。這意味著反編譯器使用的 IR 應該是人性化的，例如使用程式設計師熟悉的語法、盡可能直接映射到典型的機器彙編器等。

上述要求本身應該是非常明顯的。如果沒有，可以從有關此事的書籍中學習，例如：

“編譯器編寫者還需要讓人們輕鬆直接地檢查 IR 程式的機制。自身利益應該確保編譯器編寫者註意最後一點。”

（Keith Cooper、Linda Torczon，「設計編譯器」）

然而，反編譯器項目，包括開源項目，經常違反這些要求：它們與特定的機器架構緊密耦合，不允許輸入 IR，並且通常根本不向使用者公開或記錄它。

ScratchABlock就是試圖對這種做法說“不”，並根據上述要求開發一個反編譯框架。請注意，ScratchABlock 可以被視為一個學習/研究項目，除了良好的意圖和對其他項目的批評之外，可能不會為臨時用戶提供太多東西 - 目前或可能根本沒有。當然，它也可以在很多方面受到批評。

腳踏實地部分

ScratchABlock 是根據 GNU 通用公共授權 v3 (GPLv3) 的條款發布的。

ScratchABlock 是用 Python3 語言編寫的，並在 3.3 及更高版本上進行了測試，但也可能適用於 3.2 或更低版本（不適用於舊版 Python2 版本）。有一些依賴關係：

• PyYAML，https://pypi.python.org/pypi/PyYAML
• 鼻子測試，https://pypi.python.org/pypi/nose（僅限單元測試需要）。

在 Debian/Ubuntu Linux 上，可以使用sudo apt-get install python3-yaml python3-nose安裝它們。或者，您可以透過 Python 自己的pip套件管理器安裝它們（應該適用於任何作業系統）： pip3 install -r requirements.txt 。

ScratchABlock 使用PseudoC彙編器作為其 IR。它是一種盡可能使用熟悉的C語言語法來表達的彙編語言。這個想法是任何 C 程式設計師都會直觀地理解它（範例），但人們正在努力更正式地記錄 PseudoC。

請注意，根據文件上一節中描述的要求，並遵循眾所周知的“Unix範式”，ScratchABlock 只做“一件事”——對 PseudoC 程序進行分析和轉換，並且明確不關心轉換特定體系結構的機器指令進入 PseudoC（至少目前如此）。這意味著 ScratchABlock 不會強迫您使用任何特定的轉換器/升降機 - 您可以使用任何您喜歡的。警告：您需要有一個才能使用它。有關這方面的一些提示，請參閱文件末尾。

原始碼和介面腳本位於儲存庫的根目錄中。最重要的腳本是：

• apply_xform.py - 中央驅動程序，允許將一系列轉換（或一般來說，高級分析/轉換腳本）應用於單一檔案或檔案目錄（「專案目錄」）。

• inter_dataflow.py - 過程間（全域）資料流分析驅動程式（WIP）。

• script_*.py - apply_xform.py的進階分析/轉換腳本（ --script開關）。

• script_i_*.py - inter_dataflow.py的分析腳本。

• run_tests - 回歸測試套件運行程式。大多數測試套件都是高級的，包括對檔案進行不同的傳遞來運行 apply_xform.py 並檢查預期結果。

儲存庫的其他子目錄：

• tests_unit - Python 模組的經典單元測試，用 Python 寫。

• tests - 主要測試套件。雖然本質上是整合的，但它通常對一個簡單文件進行一次測試，因此遵循單元測試原理。測試表示為 PseudoC 輸入文件，而預期結果 - 表示為帶有基本區塊註釋的 PseudoC 和（如果適用）.dot 格式的 CFG。查看這些測試案例，嘗試修改它們並查看結果是了解 ScratchABlock 工作原理的最佳方式。

• docs - 不斷成長的文檔集合。例如，有一個作為 ScratchABlock 的中間表示 (IR) 的 PseudoC 彙編語言規範，以及一項為何不選擇另一個現有 IR 的調查。

ScratchABlock 目前的方法是開發一組相對鬆散耦合的演算法（「pass」），用於程式分析和轉換，對它們進行測試，並允許使用者輕鬆存取它們。反編譯的魔力在於以正確的順序和正確的次數應用這些演算法。然後，為了提高反編譯的效能，這些通道通常需要更緊密的耦合。在實施如上所述的通行證清單之後，探索這些方向是下一個優先事項。

ScratchABlock 實作的演算法與轉換：

• 圖演算法：

  • 建構與查詢（前輩、後輩等）
  • 遍歷（深度優先搜尋（DFS），後序）
  • 支配樹/支配邊界
  • 節點分裂

• 靜態單一作業表（SSA）：

  • 建造

• 資料流分析：

  • 通用迭代資料流演算法框架
  • 支配樹
  • 達到定義
  • 即時變數
  • 建立廢棄鏈

• 傳播：

  • 持續的
  • 複製
  • 記憶體參考
  • 表達式

• 死碼消除 (DCE)

• 重寫：

  • 堆疊變數的數量
  • 結構字段 (TODO)
  • 去虛擬化（TODO）

• 控制流結構：

  • 消除跳躍
  • 單出口
  • 環路單一著陸點
  • if/if-else/if-elif-else 梯子
  • 控制流「和」（if (a && b)）
  • 透過節點分裂進行異常選擇
  • while/do-while/無限循環
  • 通用循環結構 (TODO)
  • 無法到達的基本區塊消除（TODO）

• 輸出格式：

  • 偽C
  • 帶註釋的基本區塊的 PseudoC
  • C
  • .dot（用於控制流 (CFG) 和其他圖表）
  • YAML（用於函數屬性資料庫）

ScratchABlock 的合作夥伴工具是 ScratchABit，它是一個互動式反彙編程序，旨在執行反編譯過程的最低層級任務，例如將程式碼與資料分開以及識別函數邊界。 ScratchABit 通常使用本機架構彙編器語法，但對於某些架構（通常是忠實的 RISC），如果有合適的插件可用，它可以輸出 PseudoC 語法，該語法可以作為 ScratchABlock 的輸入。