本文主要是介绍JavaScriptCore内部原理（一）：从JS源码到字节码的追踪，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
一、概述
事实证明，在Fuzzing Webkit的过程中，使用Fuzzilli对JavaScriptCore（JSC）进行Fuzzing会非常成功，随着时间的推移，会产生大量崩溃。但是，一旦出现崩溃，由于不熟悉WebKit代码库，同时又缺少代码库相关的查询文档，要验证一处崩溃是否可以被漏洞利用，往往需要花费相当长的时间。正因如此，我们希望通过这一系列文章，深入研究JSC的内部原理，希望能扩展这部分知识。这一系列文章还针对安全研究人员，可以有助于引擎漏洞研究的过程。
第一部分主要探讨如何将源代码进行解析，并转换为字节码，同时我们跟踪了整个代码库的过程。下面的图片是来源于JSC的演示文档，描述了管道的三个部分，这些也会在我们的系列文章中介绍到。
本文将介绍JSC中的源代码解析器，它实际上是一个字节码编译器，使用在解析阶段结束时生成的AST（抽象语法树）并从中生成字节码。字节码是引擎的真实源代码，并且是JSC中各种即时（Just-In-Time）编译器的关键输入之一。这篇文章将探讨生成的字节码，并帮助理解一些操作码和操作数。最后，文章以低级别解释器（LLInt）执行字节码为结尾。在这一系列的第二篇文章中，奇热将深入研究低级别解释器（LLInt）和Baseline JIT。
二、先前研究
在这里，强烈推荐阅读Michael Saboff关于JSC架构和JIT的精彩演讲——《JavaScriptCore，多种编译器让这个引擎执行》。尽管这个演讲没有深入到每个JIT层的内部原理，但确实提供了概述，并说明引擎采用的各种优化技术和配置方法。
WebKit Wiki是在研究代码库时，可以参考的另一个非常有用的博客。其中提供了对引擎的概述，非常有用，但缺少足够的细节。
Saelo发表过一篇简短的论文《攻击JavaScript引擎：JavaScriptCore和CVE-2016-4622的案例研究》，可以帮助我们熟悉JSC运行时，他在研究的各个部分中都对此进行了讨论。
三、准备工作
在这一章，将演示如何设置调试环境，并编译JSC Shell实用程序的调试版本。一个有效的调试环境可以导航JSC代码库，并对运行时检查引擎执行的各个方面都至关重要。
3.1 生成调试版本
按照以下步骤，可以克隆GitHub上Webkit存储库的镜像，并为JSC Shell编译调试版本。
$ git clone https://github.com/WebKit/webkit && cd webkit $ Tools/gtk/install-dependencies $ Tools/Scripts/build-webkit --jsc-only --debug $ cd WebKitBuild/Debug/bin/ $ ./jsc
3.2 设置调试环境
生成调试二进制文件后，需要配置IDE（集成开发环境）和调试器，以进行代码审计，并逐步执行引擎。这篇文章将使用包含ccls的VSCode进行代码审计，并且其中集成了gdb以进行交互式调试。各位读者可以自由使用最为熟悉的IDE和调试器。如果选择使用VSCode和ccls，则需要在VSCode的launch.json中添加以下启动任务。注意：请确保正确修改了以下代码段中列出的文件路径（即program和args），以符合目标调试环境。
{
"version": "0.2.0",
"configurations": [
{
"name": "(gdb) Launch",
"type": "cppdbg",
"request": "launch",
"program": "/home/amar/WebKit/WebKitBuild/Debug/bin/jsc",
"args": ["--dumpGeneratedBytecodes=true", "--useJIT=false","/home/amar/workspace/WebKit/WebKitBuild/Debug/bin/test.js"],
"stopAtEntry": false,
"cwd": "${workspaceFolder}",
"environment": [],
"externalConsole": false,
"MIMode": "gdb",
"setupCommands": [
{
"description": "Enable pretty-printing for gdb",
"text": "-enable-pretty-printing",
"ignoreFailures": true
}
],
"preLaunchTask": "WebKit Debug Build"
}
]
}
这里，添加了一个可选的编译任务来启动配置，该配置将在启动调试器之前编译JSC。这个步骤是可选的，但通常最好将代码库与正在生成的调试版本同步。下面列出了添加到task.json的编译任务：
{
"version": "2.0.0",
"tasks": [
{
"label": "WebKit Debug Build",
"type": "shell",
"command": "/home/amar/workspace/WebKit/Tools/Scripts/build-jsc --jsc-only --debug"
}
]
}
如果一切正常，调试环境现在应该允许启动gdb（VSCode中为F5）并命中已经设置的断点，如下图所示：
四、JSC Shell
这一章将讨论上一章中生成的JSC Shell，并展示它在理解引擎内部原理上的重要性。JSC Shell允许研究人员和开发人员将JavaScriptCore作为一个独立的库进行测试，而无需编译整个WebKit项目。JSC Shell为JavaScript引擎提供了Repeat-Eval-Print-Loop（REPL）环境。此外，它还允许通过命令行传递JS脚本，该脚本由JSC Shell读取，由引擎解析和执行。
Shell的源代码可以在jsc.cpp中找到。
Shell的入口点是jscmain。这个函数负责初始化Web模板框架（WTF），该模板是Webkit代码库中的一组常用功能，并在创建JSC vm之前解析选项。
JSC的初始化开始于对runJSC的调用，它在被调用时为VM对象分配内存，同时初始化并检索GlobalObject引用。
int runJSC(const CommandLine& options, bool isWorker, const Func& func)
{
//... 为简化代码，此处省略一部分
VM& vm = VM::create(LargeHeap).leakRef();
//... 为简化代码，此处省略一部分
GlobalObject* globalObject = nullptr;
{
//... 为简化代码，此处省略一部分
globalObject = GlobalObject::create(vm, GlobalObject::createStructure(vm, jsNull()), options.m_arguments);
globalObject->setRemoteDebuggingEnabled(options.m_enableRemoteDebugging);
func(vm, globalObject, success);
//... 为简化代码，此处省略一部分
}
//... 为简化代码，此处省略一部分
GlobalObject::create最终会调用JSGlobalObject::init(VM& )，后者负责使用所需的内置程序和其他运行时来设置活动，以此初始化VM。这篇文章不会详细介绍如何解析内置代码并将其链接到VM，有兴趣的读者可以阅读JavaScriptCore/builtins/，了解作为JSC运行时组成部分之一的所有内置对象/构造函数。另外，还可以选择设置断点并逐步执行JSGlobalObject::init的另一种方法。
在初始化VM和GlobalObject之后，将执行传递给runJSC的lambda函数。Lambda函数调用带有三个参数的runWithOptions，这三个参数分别是指向初始化的GlobalObject的指针、传递给JSC Shell的命令行选项以及一个状态变量。
runWithOptions的主要目标是创建必要的缓冲区，以存储提供给JSC Shell的原始JavaScript。就这篇文章而言，以下脚本文件（test.js）将作为命令行参数传递给JSC：
$ cat test.js let x = 10; let y = 20; let z = x + y; $ ./WebKitBuild/Debug/bin/jsc test.js
一旦设置完成，且填充了后备缓冲区之后，Shell现在将通过调用的方式评估和执行脚本：
NakedPtr < Exception> evaluationException; JSValue returnValue = evaluate(globalObject, jscSource(scriptBuffer, sourceOrigin , fileName), JSValue(), evaluationException);
在上面的代码片段中，scriptBuffer存储了通过命令行传递的test.js的内容，sourceOrigin将URI存储到脚本，在我们的案例中传递的是脚本的绝对路径。jscSource是一个辅助函数，可以从scriptBuffer生成一个SourceCode对象。SourceCode对象封装原始脚本数据。
五、运行时部署
现在，已经通过JSC Shell，将源代码加载到了引擎中，下一步是将其转交给JSC引擎，并启动对已加载脚本的处理。在runtime/Completion.cpp中定义的评估函数调用了executeProgram，这是JSC引擎接管并开始处理的地方：
JSValue evaluate(JSGlobalObject* globalObject, const SourceCode& source, JSValue thisValue, NakedPtr < Exception>& returnedException)
{
VM& vm = globalObject->vm();
//... 为简化代码，此处省略一部分
JSObject* thisObj = jsCast < JSObject*>(thisValue.toThis(globalObject, ECMAMode::sloppy()));
JSValue result = vm.interpreter->executeProgram(source, globalObject, thisObj);
//... 为简化代码，此处省略一部分
return result;
}
函数Interpreter::executeProgram负责执行三个重要任务，而这些任务也是本文讨论的重点。主要任务包括：
1、启动词法分析和源代码解析；
2、生成字节码；
3、执行字节码。
在函数代码片段中，可以看到上述任务：
JSValue Interpreter::executeProgram(const SourceCode& source, JSGlobalObject*, JSObject* thisObj)
{
JSScope* scope = thisObj->globalObject()->globalScope();
VM& vm = scope->vm();
//.. 省略部分代码
ProgramExecutable* program = ProgramExecutable::create(globalObject, source);
//... 为简化代码，此处省略一部分
VMEntryScope entryScope(vm, globalObject);
// Compile source to bytecode if necessary:
JSObject* error = program->initializeGlobalProperties(vm, globalObject, scope); < -- 1. Initiates Lexing and Parsing of the source code
//... 为简化代码，此处省略一部分
ProgramCodeBlock* codeBlock;
{
CodeBlock* tempCodeBlock;
Exception* error = program->prepareForExecution < ProgramExecutable>(vm, nullptr, scope, CodeForCall, tempCodeBlock); < -- 2. Generation of bytecode
//... 为简化代码，此处省略一部分
codeBlock = jsCast < ProgramCodeBlock*>(tempCodeBlock)
这篇关于JavaScriptCore内部原理（一）：从JS源码到字节码的追踪的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
