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编程技术- 在 Windows下搭建LLVM 使用环境

推荐 原创

周杰伦

文章分类PwnHarmonyOSWeb安全软件逆向阅读数 : 1297阅读时长 : 9分钟

本文目的

搭建一个windows 下应用层能够快捷使用的 llvm 工具链，文中将会解释为什么要这么做，以及阐述其他方式可能会遇到的坑点，同时这个文章只是一个实践文，并不涉及具体原理，只为了提供一个windows 下搭建llvm的最佳实践方案。

  1. 为什么不使用 VS2019 自带的llvm进行使用？
    不编译的话，就无法编译生成Pass，你只能利用clang去编译生成exe，比起VS2019 自带的cl并没有明显优势，作为一个小白，并不清楚支持llvm的原因。而Pass相当于一个插件，起到中间层实际执行混淆的作用，相当于我们这个功能的核心，所以必须要它。

  2. 为什么不用 VS2019 进行项目编译？
    经过在12.0.1 / 12.0.0 / 15.0.6 几个版本的实践，会遇到各种问题，其中最主要的问题是，如果不使用12.0.0 ，你编译出来的llvm 集成到VS 2019中使用时，会出现各种意想不到的错误。另外用MSVC 编译llvm时，不支持开启BUILD_SHARED_LIBS 选项，但可以使用LLVM_EXPORT_SYMBOLS_FOR_PLUGINS 选项或LLVM_ENABLE_PLUGINS选项，但这样会出现一个问题，编译后的pass仅能使用new Pass语法，而且必须使用opt 进行加载插件使用，实际只有registerPipelineParsingCallback回调函数可以正常使用

  3. 既然我们需要的只是Pass，也就是一个dll文件，那么我们是否能生成12.0.0 版本的llvm pass，然后就直接用VS 2019 自带的llvm进行编译集成呢？
    我也尝试过，但没有成功，不是自己编译出来的llvm pass 和 自己编译出来的 llvm clang-cl 在使用时会报无法加载模块，0x7E的错误，实在不想在windows下试图调试llvm 源码找出报错原因，因为这样也许还要被折磨几周。

环境搭建

基础环境
windows 10
https://github.com/llvm/llvm-project/releases/tag/llvmorg-12.0.0
CMake (https://cmake.org/download/)
VS 2019 16.11.10
MSYS2
Python
Git

安装步骤

  1. 安装cmake，https://cmake.org/download/ ，下载对应windows安装包安装即可
    PS: 安装时选择添加环境变量给所有用户使用
    图片描述

  2. 安装MSYS2
    PS：llvm 是支持 VS 2019直接去生成llvm的，不用安装这些东西，官方有相关文章(https://llvm.org/docs/GettingStartedVS.html)，编译很快，但编出来不会写相关Pass并利用，这里用gcc + vs2019 构造工具链，欢迎踩完坑后分享～
    官网：https://www.msys2.org/
    详细安装步骤：https://bbs.kanxue.com/thread-272346.htm#msg_header_h3_1
    安装后安装gcc工具链

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    pacman - S - - needed base - devel mingw - w64 - x86_64 - toolchain mingw - w64 - i686 - toolchain cmake

  3. 在VS 2019 中安装clang cmake 等工具
    图片描述

  4. 下载llvm 12.0.0源码，只需要下载clang和llvm文件夹即可，其他的编译pass用不到
    https://github.com/llvm/llvm-project/releases/tag/llvmorg-12.0.0
    图片描述

  5. 将源码解压，文件树如下：
    PS：其中build* 文件夹是我运行bat文件后产生的目录，lld 可以不用下载，是之前踩坑的产物
    图片描述

  6. 编译源码:
    x64_gcc_build.bat 文件内容

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    cd C:\Users\admin\Documents\llvmProject12
    set PATH = % PATH % ;C:\msys64\mingw64\ bin
    gcc - - version
    cmake - G "MinGW Makefiles" - S . / llvm - B . / build_dyn_x64  ^
    - DCMAKE_BUILD_TYPE = Release - DLLVM_ENABLE_PROJECTS = "clang;" ^
    - DLLVM_TARGETS_TO_BUILD = "X86" - DBUILD_SHARED_LIBS = ON ^
    - DLLVM_INCLUDE_TESTS = OFF - DLLVM_BUILD_TESTS = OFF ^
    - DLLVM_INCLUDE_BENCHMARKS = OFF - DLLVM_BUILD_BENCHMARKS = OFF - DLLVM_ENABLE_DUMP = ON
    cmake - - build . / build_dyn_x64 - j 4
    cmake - DCMAKE_INSTALL_PREFIX = "C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x64" - P .\build_dyn_x64\cmake_install.cmake

    x86_gcc_build.bat 文件内容

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    cd C:\Users\admin\Documents\llvmProject12
    set PATH = % PATH % ;C:\msys64\mingw32\ bin
    gcc - - version
    cmake - G "MinGW Makefiles" - S . / llvm - B . / build_dyn_x32  ^
    - DCMAKE_BUILD_TYPE = Release - DLLVM_ENABLE_PROJECTS = "clang;" ^
    - DLLVM_TARGETS_TO_BUILD = "X86" - DBUILD_SHARED_LIBS = ON ^
    - DLLVM_INCLUDE_TESTS = OFF - DLLVM_BUILD_TESTS = OFF ^
    - DLLVM_INCLUDE_BENCHMARKS = OFF - DLLVM_BUILD_BENCHMARKS = OFF - DLLVM_ENABLE_DUMP = ON
    cmake - - build . / build_dyn_x32 - j 4
    cmake - DCMAKE_INSTALL_PREFIX = "C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x32" - P .\build_dyn_x32\cmake_install.cmake

    运行 bat 文件即可编译对应的 llvm
    图片描述

  7. 编译安装完成之后可以在下面两个目录中找到编译好的clang 文件

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    C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x64
    C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x32

    图片描述

  8. 安装后，我们已经可以用clang 编译hello world的cpp文件，但是编译正常的项目文件时，我们需要去解决动态链接库缺失和静态库的问题。
    缺失的动态库可以去C:\msys64\mingw64\bin去寻找，并且复制到C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x64\bin 中
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    libstdc + + - 6.dll
    libgcc_s_seh - 1.dll
    libwinpthread - 1.dll
    zlib1.dll
    缺失的动态库可以去C:\msys64\mingw32\bin去寻找，并且复制到C:\Program Files\LLVM\llvm12\llvm12_dyn_x32\bin 中
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    4
    libstdc + + - 6.dll
    libgcc_s_dw2 - 1.dll （这个库名称不一样）
    libwinpthread - 1.dll
    zlib1.dll
    静态库则可以去对应的C:\Users\admin\Documents\llvmProject12\build_dyn_x32\lib 或者C:\Users\admin\Documents\llvmProject12\build_dyn_x64\lib中，将所有a文件添加到对应目录下。

测试使用

  1. 搭建测试的Pass文件和 测试程序源码，测试的文件树如下：
    Transforms 文件夹里存放pass文件，TestProgram是项目源码文件夹
    图片描述
  2. 其中 CMakeLists.txt 文件内容如下：
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project(mydemo)
cmake_minimum_required(VERSION 3.10 )
 
if (NOT DEFINED ENV{LLVM_HOME})
     # User must define the LLVM_HOME environment that point to the root installation dir of llvm
     message(FATAL_ERROR "Environment variable $LLVM_HOME is not defined, user should define it before running cmake!" )
endif()
 
message(STATUS "LLVM_HOME = [$ENV{LLVM_HOME}]" )
 
if (NOT DEFINED ENV{LLVM_DIR})
     # Default llvm config file path
     set (ENV{LLVM_DIR} $ENV{LLVM_HOME} / lib / cmake / llvm)
endif()
 
# Check the path
if (NOT EXISTS $ENV{LLVM_DIR})
     message(STATUS "Path ($ENV{LLVM_DIR}) not found!" )
 
     # If default llvm config path not found, try this one,
     # which is config with [-DLLVM_LIBDIR_SUFFIX=64] before building llvm
     set (ENV{LLVM_DIR} $ENV{LLVM_HOME} / lib64 / cmake / llvm)
     if (NOT EXISTS $ENV{LLVM_DIR})
         message(FATAL_ERROR "Path ($ENV{LLVM_DIR}) not found!" )
     else ()
         message(STATUS "Path ($ENV{LLVM_DIR}) found!" )
     endif()
else ()
     message(STATUS "Path ($ENV{LLVM_DIR}) found!" )
endif()
 
# Enable verbose output for debug,
# Same as: cmake -D CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE=ON or make VERBOSE=1
# set(CMAKE_VERBOSE_MAKEFILE on)
 
find_package(LLVM REQUIRED CONFIG)
add_definitions(${LLVM_DEFINITIONS})
include_directories(${LLVM_INCLUDE_DIRS})
link_directories(${LLVM_LIBRARY_DIRS})
 
# Debug
message(STATUS "LLVM_DEFINITIONS  : ${LLVM_DEFINITIONS}" )
message(STATUS "LLVM_INCLUDE_DIRS : ${LLVM_INCLUDE_DIRS}" )
message(STATUS "LLVM_LIBRARY_DIRS : ${LLVM_LIBRARY_DIRS}" )
 
add_library(mydemo SHARED
     # Add your source file here, header file is not neccessary
     . / src / mydemo.cpp
)
 
# Use C++11 to compile your pass (i.e., supply -std=c++11).
target_compile_features(mydemo PRIVATE cxx_range_for cxx_auto_type)
 
include_directories(. / include)
 
# LLVM is (typically) built with no C++ RTTI. We need to match that;
# otherwise, we'll get linker errors about missing RTTI data.
set_target_properties(mydemo PROPERTIES COMPILE_FLAGS "-fno-rtti" )
 
# Get proper shared-library behavior (where symbols are not necessarily
# resolved when the shared library is linked) on OS X.
if (APPLE)
     set_target_properties(mydemo PROPERTIES LINK_FLAGS "-undefined dynamic_lookup" )
endif(APPLE)
 
target_link_libraries(mydemo
 
     libLLVMCore.dll.a
     libLLVMSupport.dll.a
     libLLVMipo.dll.a
 
     libLLVMDemangle.dll.a
     libLLVMTransformUtils.dll.a
     libLLVMAnalysis.dll.a
     libpthread.a
)

3 . bat文件的内容如下(x86 就是将前面的环境设置为x86的即可)：

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cd C:\Users\admin\Documents\llvmProject\ollvm + +
:: Set MSYS2 env
set PATH = % PATH % ;C:\msys64\mingw64\ bin
 
:: Set LLVM_HOME
set LLVM_HOME = % PROGRAMFILES % / LLVM / llvm12 / llvm12_dyn_x64
set CC = % LLVM_HOME % / bin / clang.exe
set CXX = % LLVM_HOME % / bin / clang + + .exe
set OPT = % LLVM_HOME % / bin / opt.exe
set LLC = % LLVM_HOME % / bin / llc.exe
 
rd / Q / S .\Build
 
:: Build release version
cmake - S . / Transforms - B . / Build - DCMAKE_BUILD_TYPE = Release - DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS = ON  - G "MinGW Makefiles"
 
:: Build debug version
:: cmake - S . / Transforms - B . / Build - DCMAKE_BUILD_TYPE = Debug - DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS = ON
 
:: Build  project
cmake - - build . / Build - j 4
 
copy .\Build\libmypass.dll .\ Bin \libmypassx64.dll
 
"%CC%" - Xclang - load - Xclang .\ Bin \libmypassx64.dll .\TestProgram\TestProgram.cpp - o .\TestProgram\ Bin \TestProgram.exe
 
:: / D LLVM  - mrdrnd - Xclang - load - Xclang "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Work\\ollvm++\\Build\\libmypass.dll"
.\TestProgram\ Bin \TestProgram.exe flag{s1mpl3_11vm_d3m0}

4 . TestProgram.cpp的内容，是一道简单的re逆向题：

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#include <cstdio>
#include <cstring>
 
char input [ 100 ] = { 0 };
char enc[ 100 ] = "\x86\x8a\x7d\x87\x93\x8b\x4d\x81\x80\x8a\
\x43\x7f\x49\x49\x86\x71\x7f\x62\x53\x69\x28\x9d";
 
void encrypt(unsigned char * dest, char * src){
     int len = strlen(src);
     for ( int i = 0 ;i < len ;i + + ){
          dest[i] = (src[i] + ( 32 - i)) ^ i;
     }
}
 
/ / flag{s1mpl3_11vm_d3m0}
int main( int _argc, char * _argv[]){
     / / scanf( "%s" , input );
     if (_argc < = 1 ){
         return 0 ;
     }
     strcpy( input ,_argv[ 1 ]);
     printf( "Please input your flag: %s\n" , input );
     unsigned char dest[ 100 ] = { 0 };
     encrypt(dest, input );
     bool result = strlen( input ) = = 22 && !memcmp(dest, enc, 22 );
     if (result){
          printf( "Congratulations~\n" );
     } else {
          printf( "Sorry try again.\n" );
     }
}

5 . 配置好之后，直接运行bat文件就能编译测试：
图片描述

集成到Visual Studio 中

  1. 我使用的是vs 2019，在之前下载了llvm 12.0 ，并且我们编译替换成自己的，做好准备工作之后，只需要在命令行选项中加入调用语句即可。

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    - Xclang - load - Xclang "C:\\Users\\admin\\Desktop\\Work\\ollvm++\\Build\\libmypass.dll"

    图片描述

  2. 使用前还需要将平台工具集先改了
    图片描述

参考文章

  1. https://bbs.kanxue.com/thread-272346.htm#msg_header_h3_1
    PS：非常感谢作者，我的VS2019版本比他较高，又想用llvm 12.0，所以在使用他的工具链集成的时候不成功，但仍然给了我很大帮助。
  2. 论坛的llvm课程


更多【 在 Windows下搭建LLVM 使用环境】相关视频教程：www.yxfzedu.com




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