Содержание статьи
Фундаментальные основы хакерства
Пятнадцать лет назад эпический труд Криса Касперски «Фундаментальные основы хакерства» был настольной книгой каждого начинающего исследователя в области компьютерной безопасности. Однако время идет, и знания, опубликованные Крисом, теряют актуальность. Редакторы «Хакера» попытались обновить этот объемный труд и перенести его из времен Windows 2000 и Visual Studio 6.0 во времена Windows 10 и Visual Studio 2019.
Ссылки на другие статьи из этого цикла ищи на странице автора.
Циклы — единственная (за исключением неприличного GOTO
) конструкция языков высокого уровня, имеющая ссылку «назад», то есть в область младших адресов. Все остальные виды ветвлений — будь то IF
или оператор множественного выбора SWITCH
— всегда направлены «вниз», в область старших адресов. Вследствие этого изображающее цикл логическое дерево настолько характерно, что легко опознается с первого взгляда.
Существуют три основных типа цикла:
-
Циклы с условием в начале.
-
Циклы с условием в конце.
-
Циклы с условием в середине.
Комбинированные циклы имеют несколько условий в разных местах, например в начале и конце одновременно. В свою очередь, условия бывают двух типов: условия завершения цикла и условия продолжения цикла.
В первом случае, если условие завершения истинно, выполняется переход в конец цикла, иначе он продолжается. Во втором, если условие продолжения цикла ложно, выполняется переход в конец цикла, в противном случае он продолжается. Легко показать, что условия продолжения цикла представляют собой инвертированные условия завершения.
Таким образом, со стороны транслятора вполне достаточно поддержки условий одного типа. И действительно, операторы циклов while
, do
и for
языка С/C++ работают исключительно с условиями продолжения цикла. Оператор while
языка Delphi также работает с условием продолжения, и исключение составляет один лишь repeat-until
, ожидающий условие завершения цикла.
Циклы с условиями в начале
Их также называют циклами с предусловием. В языках С/C++ и Delphi поддержка циклов с предусловием обеспечивается оператором while (
, где условие
— это условие продолжения цикла. То есть цикл while (
выполняется до тех пор, пока условие (
остается истинным. Однако транслятор при желании может инвертировать условие продолжения цикла на условие его завершения. На платформе Intel 80x86 такой трюк экономит от одной до двух машинных команд.
Обрати внимание: ниже приведен цикл с условием завершения цикла.
![](https://static.xakep.ru/images/ac03ee4973b6be254b50a6a3dd5719a8/26551/cycle-with-end-condition.png)
А далее — с условием продолжения цикла.
![](https://static.xakep.ru/images/ac03ee4973b6be254b50a6a3dd5719a8/26550/cycle-with-continue-condition.png)
Как видно на картинках, цикл с условием завершения на одну команду короче! Поэтому практически все компиляторы (даже неоптимизирующие) всегда генерируют первый вариант. А некоторые особо одаренные даже умеют превращать циклы с предусловием в еще более эффективные циклы с постусловием (см. пункт «Циклы с условием в конце»).
Цикл с условием завершения не может быть непосредственно отображен на оператор while
. Кстати, об этом часто забывают начинающие, допуская ошибку «что вижу, то пишу»: while (
. С таким условием цикл вообще не выполнится ни разу! Но как выполнить инверсию условия и при этом гарантированно не ошибиться? Казалось бы, что может быть проще, а вот попросите знакомого хакера назвать операцию, обратную «больше». Очень может быть (даже наверняка!), что ответом будет... «меньше». А вот и нет, правильный ответ «меньше или равно». Полный перечень обратных операций отношений можно найти в следующей таблице.
![](https://static.xakep.ru/images/ac03ee4973b6be254b50a6a3dd5719a8/26560/table-reverse-condition.png)
Циклы с условием в конце
Их также называют циклами с постусловием. В языке С/C++ поддержка циклов с постусловием обеспечивается парой операторов do
, а в языке Delphi — repeat
. Циклы с постусловием без каких‑либо проблем непосредственно отображаются с языка высокого уровня на машинный код и наоборот. То есть, в отличие от циклов с предусловием, инверсии условия не происходит.
Например, do
в общем случае компилируется в следующий код (обрати внимание: в переходе использовалась та же самая операция отношения, что и в исходном цикле. Красота, и никаких ошибок при декомпиляции!).
![](https://static.xakep.ru/images/ac03ee4973b6be254b50a6a3dd5719a8/26552/jb-repeat.png)
Сравним код цикла с постусловием и код цикла с предусловием. Не правда ли, цикл с условием в конце компактнее и быстрее? Некоторые компиляторы (например, Microsoft Visual C++) умеют транслировать циклы с предусловием в циклы с постусловием. На первый взгляд, это вопиющая самодеятельность компилятора — если программист хочет проверять условие в начале, то какое право имеет транслятор ставить его в конце?
На самом же деле разница между «до» и «после» не столь значительна. Если компилятор уверен, что цикл выполняется хотя бы один раз, то он вправе выполнять проверку когда угодно. Разумеется, при этом необходимо несколько скорректировать условие проверки: while (
не эквивалентно do ...
, так как в первом случае при (
уже происходит выход из цикла, а во втором — цикл выполняет еще одну итерацию. Однако этой беде легко помочь: увеличим а
на единицу (
или вычтем эту единицу из b
(
, и... теперь все будет работать!
Спрашивается: и на кой все эти извращения, значительно раздувающие код? Дело в том, что блок статического предсказания направления ветвлений процессоров Pentium и всех последующих моделей оптимизирован именно под переходы, направленные назад, то есть в область младших адресов. Поэтому циклы с постусловием должны выполняться несколько быстрее аналогичных им циклов с предусловием.
Продолжение доступно только участникам
Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте
Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее
Вариант 2. Открой один материал
Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.
Я уже участник «Xakep.ru»