FORTRAN反编译工具系统的分析与设计

本文由ｈｕａｒｏｎｇｔｖ贡献 ｐｄｆ１。 仲工 反 椎 编译 工 乎 乞 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ ≥ 一， Ｆ Ｒ Ｒ Ｎ反 译 具 统 分 与 计 ＇ Ｏ ＴＡ 编 工 系 的 析 设 ＿． ７ 澍大明 沈嘲 辑 （ 西南自动化 一室 ， ．２００ 绵靼 ６１０） 一 Ｔ， １ … ， … 通 … 过 一 前言 … ； 言 的 序八期 ； ； 晶 程 ．五 间他 们 的 目标是 把 此 工作 是 完 垒 自动 化 ， 可 尽 能 少 的 人工 干 预 ． 国 内 从 事 这 方 面 工 柞 的 还 有 几 个 革 位 ， 复 旦大 学 ， 京 信 息 工 程 学 院 ， 京 如 北 南 １ ．向置 的 提 出 随着 电子 计 算 机 在 我 国 各 行 各 业 得 到 广 瑟 的使用 ， 算机 软件 生产 正在 进 ＾工 计 程亿， 标准化 生产 阶段 ． 教 件开 发是 一个循 序渐进 的过 程 ．如 果 一 个 大 型 软 件 垒 部 从 头 开 始 由 自 己开 发 ， 必然 把 局期 拉 得 很 长 ， 至 失 去 它 的 这 甚 开 发 价值 ．如 果 在 Ｂ开 发 软 件 的 基 础 上 杀 开 发 新 的 教 件 ， 也 是 理 所 当 然 的 ， 有 勋 这 这 于 缩 短 开 发 周 期 ， 鉴 已开 发 软 件 的 优 秀 借 大 学等等 ．他仍所从事 的研 究都是在 Ｃ语 言方面 ． 在 国内从事 Ｆ 而 ＯＲＴＲＡＮ 语 言 反 编译工 作的还未 见报道和听 说 ． 国 际 上 ， 于 涉 及 到 知 识 产 权 和 歌 件 由 保 护等 问压 ． 此 ， 有 见到 这 方 面 的 公开 因 投 报 道 ．据 卸 ， 括 美 国 在 内 ， 在 从 事 邀 包 也 面 的工 作 ． 成果 ， 并可对它 的功 能进行 修改 和扩充 ． 这 就 提 出 了 一 々 如 何取 褥 ． 祈 ， 群 贩 束 分 理 发 的 软 件 ， 把 它 有 效 地 引 入 到 新 系 统 中 并 去 的 问题 ． 从丽 提 出 了 软 件 逆 向工 程 的概 念 ．软 件 逆 向工 程 是 软 件 工 程 研 究 领 域 的 一 二 ， 编 译 的 分 类 反 反 编 译嚣 的任 务 是 把二 进 制 的机 器 码 转 拽 为 高 级 语 言 程 序 ．因此 它 和 机 器 的 指 令 系统 有 关 ， ｓ 如 ｕＮ一 ３与 Ｓ ＵＮ一 ４的 十重 要课庙 ， 于软 件 的维 护 ， 值 ， 对 移 理 解 和复 甩都 具 有重要意 义 ． ２ ．罾 内 外 反 编 译 的状 况 国 内最 早 从 事 反 编译 研 究 的是 台 肥 工 业大 学 徽 机 所 ， ８ 年 完 成 ６ ０ ０机 上 Ｃ 于 ７ ８０ 语 言 的反 编译 工 具 ．它 把 Ｃ 编 译 生 成 的 目 标 代 码经过 人工 反汇 编获 得汇 编程 序 ， 然 后 对 编程 序进 行 反 编 译 ．８ ８年 开 始 把 此 成 果 移 向 Ｐ 机 ， 在 功 能 上 作 了 扩 充 和 Ｃ 并 编指令系统 就有很大 的差 别 ． 因此 ， 同的 不 Ｃ ＰＵ 它 的反 编 译 嚣 也 不 同 ． 另 外 ， 和 目 它 标 高级 语 言 有关 ．如 Ｆ Ｔ Ａ ， ＡＳ ＯＲ Ｒ Ｎ Ｐ － Ｃ ＡＬ的 语句 形式 和结 构 都不 同 ， 它们 的反 编 译器 也 应 不 同 ． 时 ， 进制 执 行 文 件 结 伺 二 构 跟 操作系统有关 ， 在不 同的操 作系统下 ，
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具 — — Ｆ ７ ｔ 软 ７ ｏＣ 件．它 告 在 薯 码 的 基 础 上 ， Ｆ 将 ｏＲ＿ 工 具的第 —步 ， 为是 在执 行 文 件中 包含 认 丁符号裹的 基础上 进行 ． 一 ． 下面对 语言冀 译程 序的肇 谭过爱ｆ进 步 的讨 论 ． ＴＲ Ｎ７ 转换＝ Ｃ语 氰 Ａ ７ 毫 高级 语 言编译— 般分 戚下述凡步 ；固 （ ２ ） 在 此 对 高 缓 语 言 瀛 程 序 到 二 进 铡 执 行 词法分 折 ： 成把 蔼 程 序的 外部 形 式转换 完 啦 更 适合 计 算 机 处 理 的 内 蔷 形 式 ． 具 体 迪 代码 袭进程童 爸一些 ｛ 论 ． 亍 高 级 语 言源 程 序 到 执 行 代 码 要 经 过 编 说 有如下功 篦 ； １ ．识 别 程 序 中 童 义 独 立 的 量 小 司 法 泽 ， 接 爵次变换 ．其吏 按 藏程如 下雷 １ 连 ． 这 里稿 译 程 序 的功 篮 是 ： ３ ｏ 单 位—— 单诃 ． 每个 单 诃包含 再＿ 信息 ： 千 萆 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 诃 的类别和值 ． 被丢 失 ． ２ ．删 除表征 程序 格式和可读性 的空格 ， 回 车及注释 ． ２ ．程 序的控 翻执行 流在编 译 阶段 已 完全 确定 ， 无论 是 中闻代码 和 目标代 码郡 保 留 了源 程 序 的 含 义 ． ３ ．发 现词法错 误 ， 报告 出错 ． 句 法 和 语 义分 析 ： 是 编 译 程 序 中的 这 ３ ．若不 加调试开 关 ， 全都全局 符号 定 义和描 述被删除 ．它们的特性体 现在 茸标 代 码的执 行 指令和分 配存储 区中 ， 且这 而 种 体 现 是 不 完整 的 ．如 ； ｐｓａ 程 序 中 ， 在 ａｃｌ 关键 部分 ． 它根 据语言规 定的文法规 则 ， 接 受 词 法 分 析 的输 出 ， 解 其 中 的文 法 结 构 分 进行 相 虚 的语 言 检 查 ， 后 输 出． 应 的 中 最 相 间 代 码 和 构 造 相 应 的 符号 表 条 目 ． 中 间代 码 是 一 种 介 于 高 级 语 言 和 机 器 指 令 之 间 的 一 字符 ， 逻辑枚举类塑变蛩都 占用一个字 节 ， 按字节进行 运算和存取 ．这就无法 确定原 本意 是哪一类变量 ； 又 如 ， 虑 下述 二 个 Ｆ 考 ＯＲＴＲＡＮ 程 序 ： 种 宏 操 作 指 令 ， 操作 码 和 撵作 数 ． 作 有 操 码 的 种 类 和 形 式 由 设计 者 自定 ， 作 数 通 操 常是 各类符号表 中的元素 ．中间代码的执 行 次 序 反 映 了 用 户 程 序 的 原 义 ．符 号 表 记 录 了 各 类标 识符 的性 质 ． 括 标 识 符 名 字 ， 包 程 序 ｌ Ｉ ｔｇ ｒ ａ （ ） ； ｎ ｃ ｅ ． ８ ， ａ （ １ ３： １ ） ０ ， ａ （ ３ｔ１ ） ２－ ７ 类垄 ， ， 组维 数 ， ， 值 数 上 下界等 ． 简单地说 ，
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它 的二进 制执 行文 件结构 形式 有 所 不 同． 一 提高 ．系统＾工 干璜较多 ， 用性差 ， 实 需有 定 基础的人 （ 懂褥 该 系统知 识 的人 ） 才能 上海交通大 学计算机科 学 与工 程系于 因此反编 译器和操 作系统也有关 ．由此可 见， 在一 定条件下开发 的反编译 器 ， 的应 它 用范 围受到 一定 限制 ， 只能在 相 应 条件下 应用． 使用． 于 ８ ６年开 始 在 Ｍａ ｒ ｃｏＶＡＸ Ｉ ＶＭ Ｓ 操 作 系 统 下开 发 ｃ 语 言 反 编 译 系统 ．它 可 犄适 量 长 度 （ｃ 行 ） 语 膏 镪 程 序 经 ｃ 编 译 ：∞ ｃ ｃ 是 否 可 以 将 用 Ａ 语 言源 代 码 编 译 产 生的执 行码 反编译为 Ｂ语言 搦 程序 ？从理 ｃ 论上讲这 可能 ， 但这样做 ， 使系统变得根 复 ２ ９ 维普资讯 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｑｖｉｐ．ｃｏｍ 杂， 虱丑 蕃叠矗童田Ｂ 舶 结 构 形 言 式 不 届 ． Ｈ ） ＴＲ＾Ｎ 语 言 是 块 如 Ｒ 状结 柯 ． Ｃ 语言 和 Ｐ Ｃ 酉 ＡＳ ＡＬ 语 言 是 嵌套 结构 ． ２ ）各 种 高 曩 语 言 的 功 能 持 点不 旁．如 Ｃ语言 的逻辑 运算 功能 强 ， 它 能 进 行 使 操 作 ， ｐ ｓａ Ｆ ＴＲ 面 ａ．ｌ， ＯＲ ＡＮ 语 ｃ 言 赠 授 有 位 操 作 功 能 ； ＯＲＴＲＡＮ 语 言 的 Ｆ Ｉ０ 方 式 和 播 黄 十 分 灵 活 ，ａ ｃｌ ｃ 语 ， ｐｓａ 和 言 没有 ；ａ ｌ Ｃ语 言 有 指 针 的 应 用 ， ｐｎ 和 Ｆ ＴＲＡＮ 语 言 授 有 ． ｏＲ ３ ）不 屑 语 言 疆 用 备 自不 同 的 编 译 程 １ ．把 镳 程 声 执 行 语 言翻 译 娥 二 遗 剖 执行指 令 藏 ； ２ 把 数 据 和 指 令 接 它 们 的 性 质 分 配 ． 在 呵 鲍 程 序 段 ； ３ ．建 立 萱 定 位袁 ． 连接程 序 的瑰鼗娃 ： Ｌ ．按 程 亭 性 贾 进 行 鳍 类 ． 鼍 置 空 间 作 的最 后 分 配 ； 掇 据 重 定 位 表 辫 决 全 局 符 号 的 引 用． 序 毒 ，王 成 特 定 鹩 功 毖 Ｉ完 ２ ）反 冀 泽是 为 群好 地 理 解 分 ｝ ： 象程 尊 ． 尽量 保 持 原 程 序 翁 设 风 格 ． 应 ｝ ｊ ）一 觳 说 来 ， 们 并 不 清 楚 瘭 程 序 各 我 个 模 块 的 功 熙 ， 何 来 验 证 反 编 译 后 得 到 如 墨 穿 正 馥 性 也 是 一 个 要 考 虑 的 问 题 ，我 们 采 用编 译 后 生 成 的 二 进剩 码 编 形 式 相 同 的方 击 来 验 证 ． 若 反 编 译 成 犀 种 语 言 ， 无 法 赣 这 一 点 ． 为各 种 高级 语 麓 因 言程 序 氅 萍后 生 成 的 二 进 甜 码 汇 编 形 ＿ 式是 不 同的． 基 于 ｔ述 鬣 因 ， 耵 只 考 虑 目标 语 言 嚣 昶 曩ｃ 序语 畜是 糍 的 蒂 况 ， 考 虑 异 种 程 语 言 之 嗣豹 反 编译 ． 异 手 语 言 程 序 之 间 的 ｐ 可 见 级 语 言 漂 程 序 的 二 连 嗣 执 行 高 码在 编 译阶段 巳基 本确定 ．连接程 序是解 决 最 终 各 程 牟 譬 一 ： ＿ 拿 用． 垒 局 号 的 ｛： 在 Ｓ ｎ ０ 中 连 接 命令 ｌ — 个 开 关 ｕ Ｓ ｄ有 ｓｒ 若 加 上 此 开 关 ， 在 最 后 生 成 的 执 行 ｔｉ ｐ． 列 文 件 中 除 符 号 表 ； 不 加 此 开 关 ， 保 留 若 舅 符 号 表 ． 诙 符 号 表 插 述 了全 督 全 局符 号 的 定义： 它的值 和 类型 ．Ｆ ＴＲ ＯＲ ＡＮ 程序鲁 个帮 宇单位所用 局部 聂据 医的 地 址 ．这些 信 息对 褥 耆 进行 Ｆ ＇ＴＲ＾ 】 （Ｒ Ｎ厦 肇译鹕 一 定的 用 处 ．为 此 ， 暑 Ｆ 番 】 ＯＲＴＲＡＮ 反 编 译 转接 可以在 曩爵 上实现 ．如北京大 学计算 机 系 开 发 曲将 Ｆ ＴＲ６ ７漂 程 序 翻 译 ｏＲ Ｎ７ 戚 ｃ 豫 程 序 曲 软 件 工