编译与反编译技术

本书首先从正向角度介绍编译系统的一般原理和基本实现技术，主要内容有词法分析、语法分析、语义分析与处理、符号表、运行时存储组织、优化、目标代码生成和多样化编译等；然后从反向角度介绍反编译的相关原理和技术，包括反编译及其关键要素、反编译器的整体框架、反编译中的指令解码和语义描述与映射、反编译中的恢复技术、编译优化的反向处理、反编译与信息安全等。
本书可作为计算机及信息安全相关专业高年级本科生的教科书或教学参考书，也可供计算机相关专业研究生和从事编程或者软件逆向分析工作的工程技术人员参考。

前言
教学建议
第1章引论1
1.1编译器与解释器1
1.2编译过程2
1.3编译器结构2
1.4编译器的分类及生成3
1.5高级语言及其分类3
1.6编译的前端和后端4
1.7C语言程序的编译流程4
1.8UNIX／Linux环境中的make和makefile7
1.9本章小结12
习题12
第2章词法分析的理论与实践13
2.1词法分析器的需求分析13
2.1.1词法分析器的功能13
2.1.2分离词法分析的原因14
2.2词法分析器的设计15
2.2.1输入及其处理15
2.2.2单词符号的描述：正规文法和正规式15
2.2.3单词符号的识别：超前搜索21
2.2.4状态转换图及其实现22
2.3有穷自动机28
2.3.1确定的有穷自动机28
2.3.2非确定的有穷自动机29
2.3.3NFA到DFA的转化29
2.3.4DFA的化简31
2.4正规式和有穷自动机的等价性33
2.5词法分析器的生成器35
2.6本章小结37
习题37
第3章语法分析39
3.1上下文无关文法39
3.1.1上下文无关文法的定义39
3.1.2语法树和推导40
3.1.3二义性43
3.2语法分析器的功能45
3.3自上而下的语法分析45
3.3.1LL（1）分析方法45
3.3.2预测分析程序53
3.4自下而上的语法分析56
3.4.1移进与归约56
3.4.2LR分析57
3.4.3LR（0）分析60
3.4.4SLR（1）分析66
3.4.5LR（1）分析69
3.4.6LALR（1）分析72
3.4.7分析方法比较76
3.5语法分析器的生成器76
3.6本章小结78
习题78
第4章语义分析与处理81
4.1语法制导定义与语法制导翻译82
4.2中间语言91
4.3语句的翻译95
4.3.1说明语句的翻译95
4.3.2赋值语句的翻译100
4.3.3控制语句的翻译106
4.3.4过程调用语句的翻译120
4.4本章小结121
习题121
第5章符号表124
5.1符号表的作用124
5.2符号表的内容125
5.3符号表的组织127
5.4符号表的实现129
5.5名字的作用域132
5.6本章小结135
习题135
第6章运行时存储组织137
6.1静态存储分配138
6.2动态存储分配138
6.3栈式动态存储分配140
6.3.1简单的栈式存储分配的实现140
6.3.2嵌套过程语言的栈式实现141
6.4堆式动态存储分配145
6.5存储分配与安全性146
6.5.1缓冲区溢出原理146
6.5.2缓冲区溢出的防范147
6.6本章小结148
习题148
第7章优化150
7.1优化技术简介150
7.2局部优化151
7.3循环优化161
7.4全局优化172
7.4.1到达–定值数据流分析173
7.4.2活跃变量数据流分析和
定值–引用数据流分析178
7.4.3可用表达式数据流分析182
7.4.4复写传播数据流分析186
7.5本章小结192
习题193
第8章目标代码生成196
8.1代码生成器设计中的问题196
8.1.1代码生成器的输入196
8.1.2目标程序196
8.1.3指令选择197
8.1.4变量存储空间分配197
8.2寄存器分配197
8.2.1寄存器分配描述198
8.2.2线性扫描的寄存器分配199
8.2.3图着色的寄存器分配201
8.3窥孔优化202
8.3.1规则提取202
8.3.2扫描匹配和等价语义转换203
8.3.3举例说明205
8.4一个代码生成器实例205
8.4.1待用信息和活跃信息206
8.4.2寄存器描述和地址描述207
8.4.3代码生成算法208
8.5本章小结209
习题209
第9章多样化编译210
9.1软件多样化需求210
9.2多变体执行及其环境211
9.3海量软件多样性212
9.4多样化编译技术213
9.5多样化编译的应用216
9.6本章小结217
习题217
第10章反编译及其关键要素218
10.1什么是反编译218
10.1.1反编译概念218
10.1.2编译与反编译219
10.1.3反编译器219
10.2反编译的基本过程219
10.2.1按照反编译技术实施的顺序划分220
10.2.2按照反编译实践中的具体操作划分224
10.2.3按照反编译器的功能块划分227
10.3反编译的前世今生228
10.3.1建立——20世纪60年代228
10.3.2发展——20世纪70年代229
10.3.3瓶颈期——20世纪80年代231
10.3.4反编译的春天来了——20世纪90年代232
10.3.5持续的研究——进入21世纪235
10.3.6身边的反编译——我国对反编译的研究236
10.4反编译的局限、先决条件和评价指标236
10.4.1反编译技术面临的宏观问题236
10.4.2反编译技术面临的技术性问题237
10.4.3反编译的先决条件238
10.4.4反编译器的评价指标238
10.5反编译的应用领域和研究重点239
10.5.1应用领域239
10.5.2研究重点239
10.6本章小结240
习题240
第11章反编译器的整体框架241
11.1“I型”反编译器的框架241
11.1.1上下文环境的衔接241
11.1.2dcc反编译器的框架242
11.2经典多源反编译框架简介243
11.2.1UQBT243
11.2.2Hex—Rays247
11.2.3BAP247
11.3具备静态反编译能力的二进制翻译器ITA248
11.3.1ITA总体框架248
11.3.2二进制文件解码249
11.3.3语义映射251
11.3.4过程抽象分析251
11.3.5优化代码消除251
11.3.6C代码产生器252
11.3.7从ITA看静态反编译存在的普遍问题252
11.3.8对ITA静态反编译框架的扩展ITA—E253
11.4具备动静结合反编译能力的二进制翻译器UTP—MBC254
11.4.1UTP—MBC架构设计需要解决的主要问题255
11.4.2UTP—MBC翻译器的相关研究256
11.4.3一体化翻译架构设计257
11.5本章小结260
习题261
第12章反编译中的指令解码和语义描述与映射262
12.1指令描述和指令解码262
12.1.1相关研究262
12.1.2编解码描述语言SLED263
12.1.3基于SLED的x64指令描述和解码266
12.1.4SLED在多源一体解码体系中的应用270
12.2指令的语义映射275
12.2.1相关研究276
12.2.2语义描述语言SSL276
12.2.3中间表示282
12.2.4一个示例——指令原子语义描述语言ASDL284
12.3本章小结288
习题288
第13章反编译中的恢复技术290
13.1数据流和数据恢复290
13.1.1数据流分析290
13.1.2数据恢复方法——以IA—64架构上的反编译为例297
13.1.3小结310
13.2高级控制流恢复310
13.2.1控制流恢复概述311
13.2.2高级控制流恢复分析315
13.2.3结构化算法介绍318
13.2.4可能的问题与解决办法325
13.2.5小结325
13.3过程恢复325
13.3.1相关知识简介326
13.3.2库函数的识别技术328
13.3.3用户自定义函数的过程恢复335
13.4本章小结349
习题349
第14章编译优化的反向处理350
14.1常用的编译优化方法350
14.1.1编译优化的原则350
14.1.2优化手段的分类350
14.2部分编译优化的消除——谓词执行351
14.2.1谓词执行351
14.2.2IA—64平台的谓词指令351
14.2.3谓词消除353
14.3本章小结358
习题358
第15章反编译与信息安全359
15.1基于反编译的恶意行为识别359
15.1.1恶意代码检测背景359
15.1.2文件格式异常信息363
15.1.3指令序列层行为信息提取366
15.1.4函数调用信息提取369
15.2反编译在恶意代码检测中的应用377
15.2.1系统架构的提出377
15.2.2推理算法研究的基本内容378
15.2.3恶意特征生成380
15.2.4推理规则库的建立381
15.2.5多重多维模糊推理算法的研究与实现385
15.3本章小结391
习题391
参考文献392