使用LLVM检测C/C++代码

Question

我想写一个LLVM传递来检测每个内存访问.这是我想要做的.

给定任何C/C++程序(如下面给出的那样),我试图在每个读/写内存的指令之前和之后插入一些函数的调用.例如,考虑下面的C++程序(Account.cpp)

#include <stdio.h>

class Account {
int balance;

public:
Account(int b)
{
   balance = b;   
}
~Account(){ }

int read() 
{
  int r;  
  r = balance;   
  return r;
}

void deposit(int n) 
{   
  balance = balance + n;   
}

void withdraw(int n) 
{
  int r = read();   
  balance = r - n;   
}
};

int main ()
{ 
  Account* a = new Account(10); 
  a->deposit(1);
  a->withdraw(2);  
  delete a; 
}

所以在仪器之后我的程序应该是这样的:

#include <stdio.h>

class Account 
{
  int balance;

public:
Account(int b)
{
  balance = b;   
}
~Account(){ }

int read() 
{
  int r;  
  foo();
  r = balance;
  foo();   
  return r;
}

void deposit(int n) 
{ 
  foo(); 
  balance = balance + n;
  foo();   
}

void withdraw(int n) 
{
  foo();
  int r = read();
  foo();
  foo();   
  balance = r - n;
  foo();   
}
};

int main ()
{ 
  Account* a = new Account(10); 
  a->deposit(1);
  a->withdraw(2);  
  delete a; 
}

其中foo()可以是任何函数,比如获取当前系统时间或递增计数器......等等.

请给我举例(源代码,教程等)以及如何运行它的步骤.我已经阅读了关于如何在http://llvm.org/docs/WritingAnLLVMPass.html上提供LLVM Pass的教程,但是无法弄清楚如何为上述问题写一个传递.

Answer 1

我对LLVM不太熟悉,但我对GCC(及其插件机制)更熟悉,因为我是GCC MELT的主要作者(扩展GCC的高级域特定语言,顺便说一下你可以用于你的问题).所以我会试着回答一般问题.

您应该首先知道为什么要调整编译器(或静态分析器).这是一个有价值的目标,但它确实有缺点(特别是,在您的C++程序中重新定义了一些运算符或其他构造).

扩展编译器(无论是GCC还是LLVM或其他东西)的要点是你很可能应该处理它的所有内部表示(你可能不能跳过它的一部分,除非你有一个非常狭窄的定义问题).对于GCC来说,它意味着处理100多种Tree-s和近20种Gimple-s:在GCC中端,tree-s代表操作数和声明,gimple -s代表指令.这种方法的优点是,一旦完成,您的扩展应该能够处理编译器可接受的任何软件.缺点是编译器的内部表示的复杂性(这可以通过编译器接受的C&C++源语言的定义的复杂性,以及它们产生的目标机器代码的复杂性以及随着距离的增加来解释.源语言和目标语言之间).

因此,攻击一般编译器(无论是GCC还是LLVM),还是静态分析器(如Frama-C),是一项相当大的任务(超过一个月的工作,而不是几天).要只处理像你所展示的微小的C++程序,它是不值得的.但是,如果您明确处理大型源代码软件库,那绝对值得努力.

问候

Answer 2

尝试这样的事情：（尽管事实上正在插入项目，但您需要填充空白并使迭代器循环工作）

class ThePass : public llvm::BasicBlockPass {
  public:
  ThePass() : BasicBlockPass() {}
  virtual bool runOnBasicBlock(llvm::BasicBlock &bb);
};
bool ThePass::runOnBasicBlock(BasicBlock &bb) {
  bool retval = false;
  for (BasicBlock::iterator bbit = bb.begin(), bbie = bb.end(); bbit != bbie;
   ++bbit) { // Make loop work given updates
   Instruction *i = bbit;

   CallInst * beforeCall = // INSERT THIS
   beforeCall->insertBefore(i);

   if (!i->isTerminator()) {
      CallInst * afterCall = // INSERT THIS
      afterCall->insertAfter(i);
   }
  }
  return retval;
}

希望这可以帮助！