c - 如何使用ptrace查找CALL和RET号码？

我正在尝试动态地在运行时以x86_64(intel语法)找到调用和返回的函数数量。
为此，我正在使用ptrace(不使用PTRACE_SYSCALL)，并且正在检查RIP寄存器(包含下一个指令地址)，并且正在检查他的操作码。我知道，如果LSB等于0xE8(根据Intel文档或http://icube-avr.unistra.fr/fr/images/4/41/253666.pdf第105页)，则可以找到函数CALL。
我在http://ref.x86asm.net/coder64.html上找到了每条指令，因此在我的程序中，每次我找到0xE8、0x9A，0xF1等...我发现了一个函数条目(CALL或INT指令)，如果是0xC2、0XC3等...这是一个函数休假(RET指令)。
目的是在运行时在每个程序上找到它，我无法访问测试程序的编译，检测或使用gcc的魔术工具。
我编写了一个小程序，可以使用gcc -Wall -Wextra your_file.c进行编译，并可以通过键入./a.out a_program来启动它。
这是我的代码:

#include <sys/ptrace.h>
#include <sys/signal.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/user.h>
#include <stdint.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

typedef struct user_regs_struct    reg_t;

static int8_t       increase(pid_t pid, int32_t *status)
{
        if (WIFEXITED(*status) || WIFSIGNALED(*status))
                return (-1);
        if (WIFSTOPPED(*status) && (WSTOPSIG(*status) == SIGINT))
                return (-1);
        if (ptrace(PTRACE_SINGLESTEP, pid, NULL, NULL) == -1)
                return (-1);
        return (0);
}

int                 main(int argc, char *argv[])
{
    size_t          pid = fork();
    long            address_rip;
    uint16_t        call = 0;
    uint16_t        ret = 0;
    int32_t         status;
    reg_t           regs;

    if (!pid) {
            if ((status = ptrace(PTRACE_TRACEME, 0, NULL, NULL)) == -1)
                    return (1);
            kill(getpid(), SIGSTOP);
            execvp(argv[1], argv + 1);
    } else {
            while (42) {
                    waitpid(pid, &status, 0);
                    ptrace(PTRACE_GETREGS, pid, NULL, &regs);
                    address_rip = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip, NULL);
                    address_rip &= 0xFFFF;
                    if ((address_rip & 0x00FF) == 0xC2 || (address_rip & 0x00FF) == 0xC3 ||
                        (address_rip & 0x00FF) == 0xCA || (address_rip & 0x00FF) == 0xCB ||
                        (address_rip & 0x00FF) == 0xCF)
                            ret += 1;
                    else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
                             (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
                             (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF)
                            call += 1;
                    if (increase(pid, &status) == -1) {
                            printf("call: %i\tret: %i\n", call, ret);
                            return (0);
                    }
            }
    }
    return (0);
}

当我使用a_program运行它时(这是一个自定义程序，只需输入somes本地函数并执行somes编写syscall，目标只是跟踪该程序的输入/离开函数的数量)，没有错误发生，它工作正常，但是我没有相同数量的CALL和RET。
例子:

(大量的调用和重新调用是由LibC引起的，该LibC在启动程序之前进入了很多功能，请参阅Parsing Call and Ret with ptrace.)
实际上，这就像我的程序返回的结果比函数调用要多，但是我发现0xFF指令用于(r/m64或r/m16/m32)中的CALL或CALLF，还用于DEC，INC或JMP等其他指令(谁是非常常见的指令)。
那么，我该如何区分呢？根据http://ref.x86asm.net/coder64.html中的“操作码字段”，但是我怎么找到它呢？
如果我将0xFF添加到我的条件中:

else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xFF)
                call += 1;

如果我启动它:

对我来说，这似乎很正常，因为它计算每个JMP，DEC或INC的数量，因此我需要在每个0xFF指令之间进行区分。我试图这样做:

 else if ((address_rip & 0x00FF) == 0xE8 || (address_rip & 0x00FF) == 0xF1 ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0x9A || (address_rip & 0x00FF) == 0xCC ||
         (address_rip & 0x00FF) == 0xCD || (address_rip & 0x00FF) == 0xCF ||
         ((address_rip & 0x00FF) == 0xFF && ((address_rip & 0x0F00) == 0X02 ||
         (address_rip & 0X0F00) == 0X03)))
                call += 1;

但这给了我同样的结果。我在某处错了吗？如何找到相同数量的通话和退回电话？

最佳答案

这是一个如何编程的例子。请注意，由于x86指令的最大长度为16个字节，因此必须注意16个字节，以确保获得完整的指令。每次窥视读取8个字节时，这意味着您需要窥视两次，一次是regs.rip，一次是8字节:

peek1 = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip, NULL);
peek2 = ptrace(PTRACE_PEEKDATA, pid, regs.rip + sizeof(long), NULL);

请注意，此代码掩盖了有关如何处理前缀的许多详细信息，并将大量无效指令检测为函数调用。进一步注意，如果您想将其用于32位代码，则需要更改代码以包含更多的CALL指令，并删除对REX前缀的检测:

int iscall(long peek1, long peek2)
{
        union {
                long longs[2];
                unsigned char bytes[16];
        } data;

        int opcode, reg;
        size_t offset;

        /* turn peeked longs into bytes */
        data.longs[0] = peek1;
        data.longs[1] = peek2;

        /* ignore relevant prefixes */
        for (offset = 0; offset < sizeof data.bytes &&
            ((data.bytes[offset] & 0xe7) == 0x26 /* cs, ds, ss, es override */
            || (data.bytes[offset] & 0xfc) == 0x64 /* fs, gs, addr32, data16 override */
            || (data.bytes[offset] & 0xf0) == 0x40); /* REX prefix */
            offset++)
                ;

        /* instruction is composed of all prefixes */
        if (offset > 15)
                return (0);

        opcode = data.bytes[offset];


        /* E8: CALL NEAR rel32? */
        if (opcode == 0xe8)
                return (1);

        /* sufficient space for modr/m byte? */
        if (offset > 14)
                return (0);

        reg = data.bytes[offset + 1] & 0070; /* modr/m byte, reg field */

        if (opcode == 0xff) {
                /* FF /2: CALL NEAR r/m64? */
                if (reg == 0020)
                        return (1);

                /* FF /3: CALL FAR r/m32 or r/m64? */
                if (reg == 0030)
                        return (1);
        }

        /* not a CALL instruction */
        return (0);
}

关于c - 如何使用ptrace查找CALL和RET号码？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题：https://stackoverflow.com/questions/50179725/