目前市面上的许多安全公司都会在保护IOS应用程序或安卓APP时都会用到ollvm技术。ollvm是基于LLVM编译器基础设施的混淆工具。它的主要目的是通过对程序的代码结构进行转换，使得逆向工程分析变得更加困难。由于llvm是ollvm的基础，所以想要了解ollvm就需要对llvm有所理解。下文将对llvm编译，基本概念，pass编写三个方面就行介绍分析。
(1)llvm编译
环境准备
网上流传的ubuntu18.04虚拟机: https://pan.baidu.com/s/1HVnuQd0OQ59Y8XzTDHBXJw?pwd=2vbq
（一下所有指令尽量切换到root执行）
刚打开这台ubuntu，发现缺少ifconfig,ssh,vim这些基本命令，于是先安装
su root
apt update
apt install net-tools
apt install openssh-server
apt-get update
apt-get install vim
ssh配置好后（用service ssh status命令查看），后续我们可以使用xftp或者MobaXterm等连接工具连接该机器来离线下载llvm-project压缩包
接着要按照Cmake，Ninja和build-essential（一系列基本的构建工具，包括c++编译器）
CMake是一个跨平台的构建工具。一个软件项目，尤其是比较复杂的项目，里面可能有很多源文件（比如.cpp文件）、头文件（比如.h文件），还有各种库文件。CMake的作用就是帮助管理这些文件如何编译成可执行程序或者库,它可以根据规则（这些规则写在CMakeLists.txt文件中），自动地找到所有需要的文件，确定它们的编译顺序，还能处理不同操作系统和编译器的差异
Ninja是一个专注于快速构建的构建系统。它就像是一个超级高效的 “建筑工人团队”。它的主要目标是尽可能快地执行构建任务。当一个大型项目需要频繁地构建（比如开发过程中，每次修改代码后都要重新编译），Ninja可以利用它高效的算法和简单的设计，快速地完成构建工作。它的构建速度比一些传统的构建工具要快很多。
在等下的llvm编译过程中，CMake可以生成Ninja能理解的构建文件。在使用CMake构建项目时，可以指定生成Ninja格式的构建文件。这样，CMake就像是一个 “设计师”，把项目构建的蓝图（CMakeLists.txt中的规则转化成Ninja能看懂的 “施工图纸”。然后Ninja就可以根据这些由CMake生成的文件，快速地进行实际的构建工作，把项目的各种文件 “组装” 成最终的软件。它们俩一起合作，能够高效地完成复杂软件项目的构建过程
安装命令
apt install cmake
apt install ninja-build
apt-get install build-essential
调整内存，磁盘大小以及cpu核数，以便后续构建的稳定核速度。
这里由于物理机性能限制，只调节了这么多，有条件可以适量增加内存和核数
扩容
apt-get install gparted
gparted
点勾后成功
补充
1.一开始使用apt apt-get时会出现一下类似报错：
E: Could not get lock /var/lib/dpkg/lock-frontend - open (11: Resource temporarily unavailable)
E: Unable to acquire the dpkg frontend lock (/var/lib/dpkg/lock-frontend), is another process using it?
解决方案参考
https://blog.csdn.net/xvrixingkong/article/details/129604200
注意：尽量采用杀死相关冲突apt进程的办法，而不是删除所有lock file即以下文件夹（可能导致崩溃）
2.网卡丢失
解决方案参考
https://blog.csdn.net/yanchenyu365/article/details/124492414
已经设置了一遍之后。如果在某次开启虚拟机后网卡突然又消失了，运行命令service NetworkManager restart即可
编译llvm
https://github.com/llvm/llvm-project
本文选择llvm10.0.1
下载然后上传至虚拟机，笔者选择在/home/wuya下创建目录LLVM，然后把tar包放入LLVM目录中
接着执行一系列命令进行解压和编译
tar -Jxvf llvm-project-10.0.1.tar.xz
cd llvm-project-10.0.1
mkdir build
cd build
cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE="Release" -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang" -DLLVM_ENABLE_RUNTIMES="libcxx;libcxxabi" ../llvm
ninja && ninja install -j4
build文件夹里面会生成一系列用于构建项目的文件。这些文件包含了很多重要的信息，比如告诉构建工具（这里用的是Ninja）怎么去编译 LLVM 的各个部分。在后续执行ninja以及ninja install这些构建和安装操作的时候，都是在这个build文件夹里进行的。所有的中间结果、最终生成的可执行文件、库文件等等，也都会放在这个文件夹或者它里面的子文件夹里
cmake -G Ninja -DCMAKE_BUILD_TYPE="Release" -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang" -DLLVM_ENABLE_RUNTIMES="libcxx;libcxxabi" ../llvm 解析：
-G Ninja:告诉cmake，要生成适合Ninja这个构建系统的构建文件
-DCMAKE_BUILD_TYPE="Release":设置构建的类型为Release，即希望构建出来的 LLVM 项目是适合在正式的生产环境里使用的
-DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang":告诉cmake，在构建 LLVM 项目的时候，要把其中的clang子项目也一起构建
-DLLVM_ENABLE_RUNTIMES="libcxx;libcxxabi":启用 LLVM 项目里的libcxx和libcxxabi这两个运行时库
../llvm:告诉cmake，LLVM 项目的源代码在当前目录的上一级目录里的llvm文件夹下注意：执行"ninja && ninja install -j4"这一步，由于虚拟机性能不足，花了将近两个小时，而且中间断了几次，需要重新运行命令（会接着之前编译好的继续进行）。
编译好后的结果
(2)LLVM基本概念
LLVM是一个编译器（确切的说是一套框架+基于框架的一些编译器实现，如clang），是当下很先进的一套编译系统
架构
编译器的三段式设计：
- Frontend（前端）：主要工作是解析源代码：词法分析、语法分析、语义分析、检查错误，并构建抽象语法树（Abstract Syntax Tree AST）来表示输入代码。AST 可以选择性地转换为中间表达式，以便用于优化器。
- Optimizer（优化器）：负责优化代码，使代码更高效。例如消除冗余
- Backend（后端）：负责将优化器优化后的中间代码转化为目标机器指令集，最大化利用目标机器的特殊指令，提高代码的性能。例如：指令选择、寄存器分配和指令调度
而llvm的架构图如下：
IR
IR（Intermediate Representation）是LLVM项目中的中间表示形式。它主要是在编译器的前端（把高级编程语言，如 C、C++ 等转换的部分）和后端（生成机器码的部分）之间起一个"桥梁"的作用。就像是一个翻译的中间步骤，把不同的高级语言先统一成一种中间形式，然后再根据目标硬件生成机器码。
IR（中间表示）作为一种低级形式的表述语言，具备用于呈现高级语言的能力，其特性使得能够实现高效的代码优化。在关于 IR 的相关资料中给出了这样的表述：RISC-like instruction set。这里的 RISC-like instruction set 意味着 IR 在一定程度上具有类似于精简指令集计算机（RISC）指令集的特征或风格。IR实际上有两种表示方式：bc和ll，这两者之间可以相互转换
- ll:ll具有人类可读的文本格式。它的语法比较接近汇编语言，有明确的操作码、操作数和指令格式,主要用于调试和开发阶段。
- bc:bc一种二进制格式。它是一种更加紧凑、高效的存储方式，主要用于在 LLVM 工具链内部进行传递和存储。
llvm的编译好后的目录如下：
下面介绍一下tools
llvm-tools
llvm-tools是一组与LLVM相关的工具集合
- bugpoint:bugpoint 用于通过将给定的测试用例缩小到仍会导致问题（无论是崩溃还是错误编译）的最少的优化遍数和 / 或指令数量，来调试优化遍数或代码生成后端。有关使用 bugpoint 的更多信息，请参阅 HowToSubmitABug.html。
- llvm-ar:归档器会生成一个包含给定LLVM位码文件的归档文件，并且可选择性地带有一个索引以便更快地查找。
- llvm-as:汇编器将人类可读的LLVM汇编代码转换为LLVM位码。
- llvm-dis:反汇编器将LLVM位码转换为人类可读的LLVM汇编代码。
- llvm-link:llvm-link用于将多个LLVM模块链接成一个单一的程序
- lli:lli是LLVM解释器，它可以直接执行LLVM位码（尽管速度非常慢……）。对于支持它的架构（目前有 x86、Sparc 和PowerPC），默认情况下，lli将充当即时编译器（如果该功能已编译进去），并且执行代码的速度会比解释器快得多
- llc:llc是LLVM后端编译器，它将LLVM位码转换为本地代码汇编文件。
- opt:opt读取LLVM位码，应用一系列LLVM到LLVM的转换（这些转换在命令行上指定），并输出转换后的位码。"opt -help"是获取LLVM中可用的程序转换列表的一种好方法。
详情可以阅读官方文档
https://llvm.org/docs/GettingStarted.html#llvm-tools
体验llvm编译
来一个最简单的helloworld hello.c文件
流程总结
LLVM-PASS介绍
LLVM-PASS是什么：
LLVM-Pass就像是一个"小工具"，它可以对LLVM中间表示（IR）进行一些特定的操作。中间表示（IR）是编译器把高级语言（像 C、C++）转换成的一种中间形式的代码，介于高级语言和机器码之间。
这些"小工具"可以用来优化代码，比如让代码运行得更快，或者让生成的可执行文件更小。也可以用来做代码分析，看看代码有没有潜在的问题或者有没有符合某种规则
工作方式：
想象有一条"传送带"，上面放着IR代码。LLVM-Pass就是在这条"传送带"旁边的"小机器"。当IR代码经过这个"小机器"时，它就会按照自己的功能对IR代码进行处理。
(3)LLVM-PASS编写
vscode安装
为了更好操作llvm-project,先安装vscode
从VSCode官网下载的deb安装包
本文这里安装1.83.1
https://update.code.visualstudio.com/1.83.1/linux-deb-x64/stable
将压缩包上传到虚拟机
在放置.deb安装包的文件夹下运行命令
dpkg -i code_1.83.1-1696982868_amd64.deb
-i后面跟的是自己的.deb安装包的名字
运行好后就可以找到vscode图标了
llvm项目内编写
在llvm/lib/Transforms下创建pass文件夹，里面创建CMakeLists.txt和cpp文件
CMakeLists.txt：
add_llvm_library( LLVMPrintName MODULE
PrintName.cpp
PLUGIN_TOOL
opt
)
cpp源文件：
编写官方参考：
https://releases.llvm.org/9.0.1/docs/WritingAnLLVMPass.html
#include "llvm/IR/Function.h"
#include "llvm/IR/Module.h"
#include "llvm/Pass.h"
#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
using namespace llvm;
namespace {
struct PrintFunctionNamePass : public ModulePass {
static char ID;
PrintFunctionNamePass() : ModulePass(ID) {}
bool runOnModule(Module &M) override {
// 遍历模块中的每个函数
for (auto &F : M) {
// 打印函数名
errs() << "函数名: " << F.getName() << "\n";
}
return false;
}
};
char PrintFunctionNamePass::ID = 0;
static RegisterPass<PrintFunctionNamePass> X("printname", "打印函数名LLVM Pass",
false, // 这个Pass不修改IR
false); // 这个Pass不是分析Pass
}
- "printname"：
这是为所注册的LLVM-Pass指定的一个命令行标识符（Command Line Identifier）。当你在使用LLVM的工具（比如opt）并想要应用这个Pass时，就可以在命令行中通过这个标识符来指定要使用的Pass。例如，在opt工具中，要输入 opt -printname <input_llvm_ir_file>的命令，其中-printname就是通过这个参数指定的标识符来调用 </input_llvm_ir_file> - "打印函数名LLVM Pass"：
这是对所注册的LLVM-Pass的一个简短描述。它主要用于在一些工具的输出或者文档中，当提到这个Pass时，能够让用户快速了解这个Pass的主要功能，也就是打印函数名的功能。
然后再Transform目录下的构造文件添加
add_subdirectory(PrintName)
add_subdirectory 语句主要用于将一个指定的子目录纳入到当前的构建过程中
ninja LLVMPrintName
编译好后，显示了路径
进入lib后查看
opt -load /home/wuya/LLVM/llvm-project-10.0.1/build/lib/LLVMPrintName.so -printname hello.ll -o hello.bc
llvm项目外
目录结构
项目根目录的CMakeLists.txt是整体项目配置：
- 这里通常会设置项目的最低CMake版本要求，如:cmake_minimum_required(VERSION...)。
- 调用find_package来查找外部依赖项，比如查找LLVM库，这对于确保项目能够正确链接到LLVM至关重要。
- 使用add_subdirectory命令将子目录（如 llvmpass）纳入整个项目的构建过程中，这样CMake会进入子目录并处理其中的构建配置。
cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
SET(CMAKE_CXX_FLAGS "-Wall -fno-rtti")
find_package(LLVM REQUIRED CONFIG)
add_definitions(${LLVM_DEFINITIONS})
include_directories(${LLVM_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${LLVM_LIBRARY_DIRS})
add_subdirectory(llvmpass)llvmpass是源代码文件夹，里面的CMakeLists.txt是特定子模块配置：
- add_library语句定义了一个库目标。在这种情况下，创建了一个名为LLVMPrintName的库，是LLVM pass的实现。它指定了源文件（如 PrintName.cpp），并可能通过MODULE选项表明这是一个动态库或插件。
- target_link_libraries语句指定了这个库目标需要链接的其他库。在这里，它将LLVMPrintName库与LLVM 库链接起来，确保在编译这个库时能够正确访问 LLVM 的功能。
add_library( LLVMPrintName MODULE
PrintName.cpp
)
target_link_libraries(LLVMPrintName PRIVATE ${LLVM_LIBRARY_DIRS})创建build目录
然后LLVMPrintName.so就会在build/llvmpass下生成
参考文章
https://blog.csdn.net/xvrixingkong/article/details/129604200
https://blog.csdn.net/yanchenyu365/article/details/124492414
https://zhuanlan.zhihu.com/p/692007432
https://llvm.org/docs/GettingStarted.html#llvm-tools
https://blog.csdn.net/weixin_39450145/article/details/134635674
https://www.cnblogs.com/BobHuang/p/17640378.html
https://releases.llvm.org/9.0.1/docs/WritingAnLLVMPass.html
https://stackoverflow.com/questions/17225956/developing-an-llvm-pass-with-cmake-out-of-llvm-source-directory
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