Objective-C混淆之方法名混淆-白红宇

本文通过clang的LibTooling来实现Objective-C源码中方法名的混淆。

1.准备环境

需要下载Clang和LLVM。简单说一下，Clang是编译器的前端，能够解析C/C++/OC代码，Clang生成Intermediate Representation代码(简称IR)；LLVM是编译器的后端，使用Clang生成的IR来生成不同平台的目标代码。

本人使用的是Xcode 9.4，下载的Clang和LLVM都是release_39这个分支的代码，亲测可用。

$ git clone -b release_39 http://llvm.org/git/llvm llvm$ cd llvm/tools$ git clone -b release_39 http://llvm.org/git/clang clang复制代码

下载后，进入llvm目录，创建llvm_build目录，然后进入：

$ cd llvm && mkdir llvm_build && cd llvm_build复制代码

使用Xcode完成cmake：

$ cmake -G "Xcode" ..复制代码

等待完成。

2.创建工程

Clang的源码在llvm/tools/clang/下主要是include和lib文件夹，tools文件夹下是使用Clang的库实现的一些工具。我们的混淆工具也是基于Clang库，所以项目也创建在tools下边，与其他工具在同一层级下，创建我们的工程目录clang-autostats：

$ cd llvm/tools/clang/tools && mkdir clang-autostats$ cd clang-autostats复制代码

然后创建源文件ClangAutoStats.cpp。在相同目录下添加CMakeLists.txt文件，内容如下：

set(LLVM_LINK_COMPONENTS  Support  )add_clang_executable(ClangAutoStats  ClangAutoStats.cpp)target_link_libraries(ClangAutoStats    clangAST    clangBasic    clangDriver    clangFormat    clangLex    clangParse    clangSema    clangFrontend    clangTooling    clangToolingCore    clangRewrite    clangRewriteFrontend)if(UNIX)  set(CLANGXX_LINK_OR_COPY create_symlink)else()  set(CLANGXX_LINK_OR_COPY copy)endif()复制代码

接下来将ClangAutoStats工程添加到LLVM中，进入llvm/tools/clang/tools目录，在CMakeList.txt最后一行加入文字：

echo 'add_subdirectory(clang-autostats)' >> ./CMakeLists.txt复制代码

回到llvm_build，再次执行“cmake -G "Xcode" ..”。打开llvm_build/LLVM.xcodeproj，在Clang executables文件夹下会出现我们的工程目录。

使用Xcode打开LLVM.xcodeproj时，创建新的scheme，选择ClangAutoStats，如下图所示。

3.替换方法名

main函数

int main(int argc, const char **argv) {    CommonOptionsParser op(argc, argv, OptsCategory);     vector
    
      commands;    ClangTool Tool(op.getCompilations(), commands);    // 1> 添加要遍历的文件       commands.push_back("/Users/tom555cat/develop/RewriteDir/Hello1.m");    // 2> 运行Clang Tool，创建一个新的FrontedAction        int result = Tool.run(newFrontendActionFactory
     
      ().get());    return result;}复制代码

这里要关注的有两点： 1>提供需要遍历语法树的Objective-C源文件，即.m文件；当然.h文件也可以，但是有个坑，后面会说明。 2> 创建了一个新的FrontedAction，接下来关注创建的ExampleFrontedAction类。

ExampleFrontedAction

class ExampleFrontendAction : public ASTFrontendAction {    private:    Rewriter rewriter;public:    virtual unique_ptr
    
      CreateASTConsumer(CompilerInstance &CI, StringRef file) {        rewriter.setSourceMgr(CI.getSourceManager(), CI.getLangOpts());        CI.getPreprocessor();        // 1> 需要为每一个translation unit提供一个ASTConsumer        return make_unique
     
      (rewriter);        }        // 2> 解析完成后，将内容回写到对应文件中    void EndSourceFileAction() override {        SourceManager &SM = rewriter.getSourceMgr();        llvm::errs() << "** EndSourceFileAction for: "        << SM.getFileEntryForID(SM.getMainFileID())->getName() << "\n";                string Filename = SM.getFileEntryForID(SM.getMainFileID())->getName();        std::error_code error_code;        llvm::raw_fd_ostream outFile(Filename, error_code, llvm::sys::fs::F_None);        // 将Rewriter结果输出到文件中        rewriter.getEditBuffer(SM.getMainFileID()).write(outFile);        // 将Rewriter结果输出在控制台上        // rewriter.getEditBuffer(SM.getMainFileID()).write(llvm::outs());    }};复制代码

ExampleFrontedAction->ASTFrontedAction->FrontedAction，这是这三个类的继承关系。 FrontendAction是一个在编译过程中允许执行用户特殊操作的接口。为了获取语法树AST，clang提供了ASTFrontendAction，而对语法树进行操作则需要用户为每一个translation unit提供一个ASTConsumer，对应标注1>。

FrontendAction：Abstract base class for actions which can be performed by the frontend. FrontendAction有三个public interface。 BeginSourceFile():该函数运行在options和FrontendAction初始化完成之后，每个文件Parse之前。如果该函数返回false，则后面的步骤不会执行。 Excute()：Set the source manager's main input file, and run the action. EndSourceFile()：每个文件在parse完之后，做一些清理和内存释放工作。(Perform any per-file post processing, deallocate per-file objects, and run statistics and output file cleanup code)。我们通过遍历AST过程中，对方法名进行了修改，需要处理完一个文件后就将内容回写到对应的文件中，因此我们重载了EndSourceFileAction()方法。对应标注2>。

ExampleASTConsumer

class ExampleASTConsumer : public ASTConsumer {private:    ExampleVisitor visitor;     public:    // override the constructor in order to pass CI    explicit ExampleASTConsumer(Rewriter &R)    : visitor(R) // initialize the visitor    { }        // override this to call our ExampleVisitor on the entire source file    virtual void HandleTranslationUnit(ASTContext &Context) {        /* we can use ASTContext to get the TranslationUnitDecl, which is         a single Decl that collectively represents the entire source file */        visitor.TraverseDecl(Context.getTranslationUnitDecl());    }};复制代码

ASTConsumer提供了对AST进行操作的接口，具体的操作定义在了属性ExampleVisitor visitor中。

ExampleVisitor

class ExampleVisitor : public RecursiveASTVisitor
    
      {private:    //ASTContext *astContext; // used for getting additional AST info    //typedef clang::RecursiveASTVisitor
     
       Base;    Rewriter &rewriter;public:    explicit ExampleVisitor(Rewriter &R)    : rewriter{R} // initialize private members    {}        // 判断函数是否能够混淆    bool canObfuscate(ObjCMethodDecl *MD) {        // 如果该方法是协议方法，不进行混淆        ObjCInterfaceDecl *ID = MD->getClassInterface();        if (!ID) {            return false;        }        for (ObjCProtocolDecl *protocol : ID->all_referenced_protocols()) {            if (protocol->lookupMethod(MD->getSelector(), MD->isInstanceMethod())) {                return false;            }        }                // 不混淆读写方法/系统方法/init前缀方法/set前缀方法/zdd_前缀方法        string methodName = MD->getNameAsString();        if (MD->isPropertyAccessor() || isInSystem(MD) || methodName.find("set") == 0 || methodName.find("init") == 0 || methodName.find("zdd_") == 0) {            return false;        }                return true;    }        // 1> 混淆方法声明/定义处的名字    bool VisitObjCMethodDecl(ObjCMethodDecl *D) {        this->renameFunctionName(D);        return true;    }        // 2> 混淆发送消息处的方法名字    bool VisitObjCMessageExpr(ObjCMessageExpr *messageExpr) {        // 跳过系统类        ObjCMethodDecl *MD = messageExpr->getMethodDecl();        if (MD) {            if(canObfuscate(MD) == false) {                return true;            }            Selector selector = messageExpr->getSelector();            // 方法是通过.调用还是通过发消息调用            string funcNameWithPrefix = "zdd_" + selector.getNameForSlot(0).str();            errs() << "first selector slot size:" << selector.getNameForSlot(0).size() << "\n";            rewriter.ReplaceText(messageExpr->getSelectorStartLoc(),                                 selector.getNameForSlot(0).size(),                                 funcNameWithPrefix);        }        return true;    }        // 修改函数声明处的函数名字    void renameFunctionName(ObjCMethodDecl *MD) {        // 判断是否应该混淆方法名        if (canObfuscate(MD) == false) {            return;        }        string funcName = MD->getNameAsString();                Selector selector = MD->getSelector();        string funcNameWithPrefix = "zdd_" + selector.getNameForSlot(0).str();        rewriter.ReplaceText(MD->getSelectorStartLoc(), selector.getNameForSlot(0).size(), funcNameWithPrefix);    }        bool isInSystem(Decl *decl) {        SourceManager &SM = rewriter.getSourceMgr();        if (SM.isInSystemHeader(decl->getLocation()) ||            SM.isInExternCSystemHeader(decl->getLocation())) {            return true;        }        return false;    }};复制代码

RecursiveASTVisitor提供了对大多数AST node节点访问的hook方法。我们要对方法名进行混淆，也就是重写，需要能够访问到Interface/Category中方法名的定义；Interface/Category中Implementation中方法的实现；发送消息处的方法名。

修改方法声明/定义处的方法名字

**VisitObjCMethodDecl()**回调能够获取到AST中方法的声明/定义节点，唯一的区别是：在方法声明处，D->hasBody()为false，而在方法定义处，D->hasBody()为true，但是这并不影响我们修改方法名字。

但是有些方法名字不能混淆，比如ViewController中实现协议UITableViewDelegate的方法的名字，在函数**canObfuscate()**中，通过查找该方法是否是类实现的协议方法来过滤掉。

目前没有做属性读写方法的混淆，直接过滤掉了，通过ObjCMethodDecl的** isPropertyAccessor()方法可以判断是否是属性读写方法。有时候在category中定义关联属性，并自定义读写方法，这时通过isPropertyAccessor()是无法判断方法是否是属性读写方法的，我们在canObfuscate()中判断前缀是否是"set"**来判断。

修改发送消息处的方法名

VisitObjCMessageExpr回调能够获取AST中发送消息的节点，通过canObfuscate判断是否能够混淆，然后进行混淆。

代码中的混淆方法

代码中的混淆方法仅仅是在方法selector第一个slot前加上了zdd_前缀，可以替换为自己的混淆方法。

4.运行代码

项目源码地址：

将源代码粘贴进ClangAutoStats.cpp之后，还需要设置Xcode中Scheme的参数：

/Users/tongleiming/Documents/test/RewriteDir---mios-simulator-version-min=9.0-isysroot/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk-isystem/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/lib/clang/9.1.0/include-I/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/include/c++/v1-I/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk/usr/include-F/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk/System/Library/Frameworks-ferror-limit=9999999-ObjC复制代码

第一行参数为要修改代码的目录。最后一行参数"-ObjC"主要是针对修改头文件中方法名添加的。