低レイヤ教育研究会2015-11-08作業メモ
前回まで
とりあえず頂いたお題のBrainf*ckを作ったので、次のお題に入ることにした。
次のお題は、逆アセンブラを作ること。
逆アセンブラを作るための作業工程
- ファイル内容を16進数で表示できること
- Cross-Compiler環境を構築すること
- 以下、続く...
ファイル内容を16進数で表示できること
どのCPU/OS向けの逆アセンブラを作るにしても、ファイル内容の16進数表示は必要。 まずはファイルを読んで、16進数で標準出力へ出力するプログラムを書いた。
Cross-Compiler環境を構築すること
Cross-Compiler環境を構築することの意義
逆アセンブラを作るときに、Cross-Compiler環境を構築することの意義を確認します。 どのCPU用逆アセンブラを作るか選ぶときに、作成の難易度が現実的なことを大切にしました。 現実的なところを狙うと、最新のCPUと比較して古いCPUの方が、仕様が小さくていいだろうとなります。 では古いCPU用実行ファイルの逆アセンブラを作りましょうとなると、お手本や分析の対象になる、古いCPU用実行ファイルが欲しいところです。 ですが現代的な開発環境では、古いCPU用へのコンパイルができません。 その古いCPU用実行ファイルを自前で整えられるようにするのが、Cross-Compiler環境を構築する意義です。
作業環境
Mac OS X EI Capitan 10.11.1 x86_64
作業記録
こちらを参考に環境構築をしました。
$ # 作業用ディレクトリ作成
$ mkdir cross
$ cd cross
$ # ソースの取得と展開
$ curl -O http://ftp.gnu.org/gnu/binutils/binutils-2.25.tar.bz2
$ curl -O http://ftp.gnu.org/gnu/gcc/gcc-4.6.4/gcc-core-4.6.4.tar.bz2
$ tar xvf binutils-2.25.tar.bz2
$ tar xvf gcc-core-4.6.4.tar.bz2
$ # ビルド用ディレクトリ作成
$ mkdir powerpc-elf
$ cd powerpc-elf/
$ # binutilsをビルド
$ mkdir binutils
$ cd binutils/
$ ../../binutils-2.25/configure --prefix=/opt/cross --target=powerpc-elf
$ make -j2
$ sudo make install
$ # gccをビルド
$ cd ..
$ mkdir gcc
$ cd gcc
$ ../../gcc-4.6.4/configure --prefix=/opt/cross --target=powerpc-elf
configure: error: Building GCC requires GMP 4.2+, MPFR 2.3.1+ and MPC 0.8.0+.
Try the --with-gmp, --with-mpfr and/or --with-mpc options to specify
their locations. Source code for these libraries can be found at
their respective hosting sites as well as at
ftp://gcc.gnu.org/pub/gcc/infrastructure/. See also
http://gcc.gnu.org/install/prerequisites.html for additional info. If
you obtained GMP, MPFR and/or MPC from a vendor distribution package,
make sure that you have installed both the libraries and the header
files. They may be located in separate packages.
$ # エラーになった。エラーメッセージや参考記事にもある依存ライブラリをインストール
$ brew install gmp
$ brew install xz ; # brew info mpfrのDependenciesを見ると要りそうなので導入
$ brew install mpfr
$ brew install libmpc
$ brew info gmp
gmp: stable 6.0.0a (bottled)
GNU multiple precision arithmetic library
https://gmplib.org/
/usr/local/Cellar/gmp/6.0.0a (15 files, 3.2M) *
Poured from bottle
From: https://github.com/Homebrew/homebrew/blob/master/Library/Formula/gmp.rb
==> Options
--32-bit
Build 32-bit only
--c++11
Build using C++11 mode
$ brew info xz
xz: stable 5.2.1 (bottled)
General-purpose data compression with high compression ratio
http://tukaani.org/xz/
/usr/local/Cellar/xz/5.2.1 (59 files, 1.6M) *
Poured from bottle
From: https://github.com/Homebrew/homebrew/blob/master/Library/Formula/xz.rb
==> Options
--universal
Build a universal binary
$ brew info mpfr
mpfr: stable 3.1.3 (bottled)
C library for multiple-precision floating-point computations
http://www.mpfr.org/
/usr/local/Cellar/mpfr/3.1.3 (24 files, 3.6M) *
Poured from bottle
From: https://github.com/Homebrew/homebrew/blob/master/Library/Formula/mpfr.rb
==> Dependencies
Build: xz ✔
Required: gmp ✔
==> Options
--32-bit
Build 32-bit only
$ brew info libmpc
libmpc: stable 1.0.3 (bottled)
C library for the arithmetic of high precision complex numbers
http://multiprecision.org
/usr/local/Cellar/libmpc/1.0.3 (10 files, 380K) *
Poured from bottle
From: https://github.com/Homebrew/homebrew/blob/master/Library/Formula/libmpc.rb
==> Dependencies
Required: gmp ✔, mpfr ✔
$ # gccをビルド再挑戦
$ # --with-xxx=の指定は、brew info xxxの内容を参照した
$ ../../gcc-4.6.4/configure --prefix=/opt/cross --target=powerpc-elf --with-gmp=/usr/local/Cellar/GMP/6.0.0a --with-mpfr=/usr/local/Cellar/libmpc/1.0.3 --with-mpc=/usr/local/Cellar/mpfr/3.1.3
$ make -j2 all-gcc
$ sudo make install-gcc
$ /opt/cross/bin/powerpc-elf-gcc --version
powerpc-elf-gcc (GCC) 4.6.4
Copyright (C) 2011 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
$ # ビルドしたgccでCompileしてみるテスト
$ cd ..
$ mkdir test
$ cd test
$ cat add.c ; # ソースはある前提
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
$ export PATH="/opt/cross/bin:$PATH"
$ powerpc-elf-gcc -nostdlib -g -O add.c
/opt/cross/lib/gcc/powerpc-elf/4.6.4/../../../../powerpc-elf/bin/ld: 警告: エントリシンボル _start が見つかりません。デフォルトとして 0000000001800054 を使用します
$ powerpc-elf-objdump -S a.out
a.out: ファイル形式 elf32-powerpc
セクション .text の逆アセンブル:
01800054 <add>:
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
1800054: 7c 63 22 14 add r3,r3,r4
1800058: 4e 80 00 20 blr
$ # できたようだ
参考
http://wiki.osdev.org/GCC_Cross-Compiler
[追記] 同じことを--target=vax-netbsdelfでもやってみた
$ mkdir vax-netbsdelf
$ cd vax-netbsdelf
$ mkdir binutils
$ cd binutils
$ ../../binutils-2.25/configure --prefix=/opt/cross --target=vax-netbsdelf
$ make -j2
$ sudo make install
$ cd ..
$ mkdir gcc
$ cd gcc
$ ../../gcc-4.6.4/configure --prefix=/opt/cross --target=powerpc-elf --with-gmp=/usr/local/Cellar/GMP/6.0.0a --with-mpfr=/usr/local/Cellar/libmpc/1.0.3 --with-mpc=/usr/local/Cellar/mpfr/3.1.3
$ make -j2 all-gcc
$ sudo make install-gcc
$ cd ..
$ mkdir test
$ cd test
$ export PATH="/opt/cross/bin:$PATH"
$ cat add.c
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
$ vax-netbsdelf-gcc -nostdlib -g -O add.c
/opt/cross/lib/gcc/vax-netbsdelf/4.6.4/../../../../vax-netbsdelf/bin/ld: 警告: エントリシンボル _start が見つかりません。デフォルトとして 0000000000010054 を使用します
$ vax-netbsdelf-objdump -S a.out
a.out: ファイル形式 elf32-vax
セクション .text の逆アセンブル:
00010054 <add>:
int add(int a, int b) {
10054: 00 00 .word 0x0000 # Entry mask: < >
10056: c2 04 5e subl2 $0x4,sp
return a + b;
}
10059: c1 ac 04 ac addl3 0x4(ap),0x8(ap),r0
1005d: 08 50
1005f: 04 ret
