iOS逆向 04：OC反汇编（下）

iOS 底层原理 + 逆向 文章汇总

本文主要理解OC对象反汇编，以及block常见类型的反汇编

OC反汇编

创建一个Person类，并在main函数中初始化一个Person对象

@interface Person : NSObject

@property(nonatomic, copy) NSString *name;
@property(nonatomic, assign) int age;

+ (instancetype)person;

@end

@implementation Person

+ (instancetype)person{
    return [[self alloc] init];
}

@end

<!--main.m中-->
int main(int argc, char * argv[]) {
    
    Person *p = [Person person];

    return 0;
}

• 运行，查看其汇编代码

  
  OC反汇编-汇编代码

1、静态调试

通过adrp+add获取地址，分别读取x0，x1

• 读取x0，读出来是Person：x 0x100c68eb0 + po 0x0100c68f98
  OC静态调试-01
• 读取x1，读取出来是person方法：x 0x100c68e88 + p (SEL)0x01c019aef5
  OC静态调试-02

2、动态调试
通过一步一步执行汇编，来验证x0、x1是否如静态调试的结果一致？

OC动态调试-01
通过调试发现，是一致的，其实这里的x0、x1就是 objc_msgSend的隐藏参数（id self，SEL _cmd)

下面我们继续调试汇编

• 点击step into，直接进入[Person person]方法（注意：这里不同iOS版本，多看到的汇编代码是有所区别的）

  • 从这里看到ios13.4系统的alloc、init并不会走objc_msgSend

    
    OC动态调试-02
  • ios11版本中，可以看到objc_msgSend，其本质是在调用init方法
    OC动态调试-03
    动态调试进行验证，结果如下所示，是一致的
    OC动态调试-04
    查看此时的x0，已经是一个实例对象，因为alloc开辟了内存，已经分配了空间，具体的内部实现可以查看这篇文章iOS-底层原理 02：alloc & init & new 源码分析
    OC动态调试-05
    疑问：为什么版本不同，调用不一样呢？
  • 在不同的版本下，系统在运行时是不一样的。因为系统对alloc 、init进行了优化

• 接着往下看，点击step out 跳出[Person person],此时返回值在x0中

  
  OC动态调试-06

• 执行到bl ... objc_storeStrong,objc_storeStrong是OC中用strong修饰的对象底层都是调用这个函数，详情可以看这篇文章iOS-底层原理 10：strong&copy&weak底层分析 以及 方法签名和attribute简写含义。
  疑问：我们此时并没有使用strong修饰？：此时的局部变量p在此时就相当于一个强引用，是默认的。且这个方法执行完成后，相当于销毁p
  

  OC动态调试-07
  查看此时的x0、x1，相当于objc_storeStrong（&p，nil），将nil进行retain，将nil等于p（即 p=nil），p进行释放
  OC动态调试-08

• 查看objc_storeStrong源码

• 目的：对一个strong修饰的对象进行retain +1，对一个老的对象进行release

  • 为什么是指针？ 因为函数是值传递，而函数内部需要修改p的值

/*
 - id *location 指向对象的指针  本质上是 &p（即局部变量地址）
 - id obj 对象
 目的：对一个strong修饰的对象进行retain +1，对一个老的对象进行release
 为什么是指针？ 因为函数是值传递，而函数内部需要修改p的值
 */
void
objc_storeStrong(id *location, id obj)
{
    //prev 相当于p ，因为location是 &p
    id prev = *location;
    //第二个参数 == 第一个参数，直接return
    if (obj == prev) {
        return;
    }
    //retain+1
    objc_retain(obj);
    //修改p的值，指向第二个对象
    *location = obj;
    //释放老对象
    objc_release(prev);
}

相当于

Person *p = p1;
p = p2;//此时p1释放，p2retain+1

所以以上汇编中的objc_storeStrong（&p，nil）的实现代码如下

objc_storeStrong（&p，nil）{
    id prev = p;
    if nil == p{
        return;
    }
    objc_retain(nil);
    p = nil;//指针指向nil
    objc_release(p);//释放堆空间
}

• 下面来进行动态验证，发现Person对象指向nil
  OC动态调试-09

[[self alloc] init] 优化过程

• 在最初的版本（iOS9）中，相当于两次消息发送 objc_msgSend
• iOS11版本 是一次消息发送 objc_alloc + objc_msgSend
• iOS13.5.1以上版本，已经没有objc_msgSend，而是objc_alloc_init
  iOS13版本

以上是LLDB动态调试Person *p = [Person person]; //objc_msgSend x0，x1

通过工具看复杂的OC代码

在上述OC代码的基础上增加一些代码，然后再来静态分析

int main(int argc, char * argv[]) {
    
    Person *p = [Person person]; //objc_msgSend x0，x1
    p.name = @"CJL";
    p.age = 18;

    return 0;
}

• CMD + B 编译程序，生成mach-o文件，并找到该文件

• 通过Hopper反汇编mach-o文件，main函数的分析如下

  
  hopper-01

• 双击objc_cls_ref_Person，查看p的地址，是000000010000ce88，是在Data段
  

  hopper-02
  通过MachOView打开mach-o分析，查找000000010000ce88，与Hopper中的显示是一致的
  hopper-03

• 双击@selector(person)，查看person方法的反汇编
  

  hopper-04
  双击0x10000cc68
  hopper-05
  双击“person”，地址为 0x10000752a
  hopper-06
  在mach中查找0x10000752a，所有方法的name都在CString中
  hopper-07

Block反汇编

定义一个block

int main(int argc, char * argv[]) {
    
    void(^block)(void) = ^(){
        NSLog(@"block");
    };
    block();

    return 0;
}

反汇编分析block的目的是想快速定位block的invoke，因为invoke中是实现代码，以下是block的汇编代码

Block反汇编-01

• 查看x0是什么？：是一个__block_literal_global，是一个全局静态block（即block不引用block外部变量，在编译时期就可以确定内存的分配等操作，存在于可执行文件的常量区），其他详情也可查看iOS-底层原理 30：Block底层原理这篇文章
  Block反汇编-02
  以下是源码中block的定义，是一个结构体

struct Block_layout{
    void *isa;
    volatile int32_t flags; //contains ref count
    int32_t reserved;
    BlockInvokeFunction invoke;
    struct Block_descriptor_1 *descriptor;
    //imported variables
};

然后动态调试查看block的内存结构

Block反汇编-03

• 是否可以通过hopper查看 adrp + add 是一个block？
  答案是可以的

  
  Block反汇编-04
  • 双击___block_literal_global
    Block反汇编-05
  • 双击0x0000000100006838，查看invoke
    Block反汇编-06
  • 双击0x0000000100008008，查看descriptor，和Block的源码结构类似
    Block反汇编-07

如果block引用了外部变量呢？

定义一个block，其中block引用了外部变量，查看此时的汇编代码

int main(int argc, char * argv[]) {
    int a = 10;
    void(^block)(void) = ^(){
        NSLog(@"block -- %d", a);
    };
    block();

    return 0;
}

1、lldb调试

• 以下是代码的汇编

  
  引用外部变量-01

• 验证是否是block的isa指针

  
  引用外部变量-02
  • adrp x10, 2 获取指针地址
  • ldr x10, [x10]：取值

• 查看此时block的内存，找到invoke（由于invoke是代码实现，所以需要由dis -s（将代码的汇编打印出来）查看）
  

  引用外部变量-03

2、静态分析

• 通过hopper静态分析如下，以下是main函数的反汇编

  
  静态分析-01

• 双击___main_block_invoke，跳转至invoke的具体实现（并没有在main函数中，是单独的实现）
  

  静态分析-02

• 双击___block_descriptor_36_e5_v8�?0l，是一个单独的描述
  

  静态分析-03

总结

• [[self alloc] init] 优化过程

  • 在最初的版本（iOS9）中，相当于两次消息发送 objc_msgSend

  • iOS11版本 是一次消息发送 objc_alloc + objc_msgSend

  • iOS13.5.1以上版本，已经没有objc_msgSend，而是objc_alloc_init

• 反汇编分析方式：

  • 通过LLDB动态调试

  • 通过Hopper + MachOView 静态分析