我正在尝试检测Java字节码。
我想识别java循环的进入和退出，但是我发现识别循环非常具有挑战性。我花了很多时间研究ASM和开源反编译器（我一直认为自己必须始终解决此问题的人），但是，我的想法很短。
我正在扩充/扩展的工具正在使用ASM，因此理想地我想知道如何通过ASM在Java中检测不同循环结构的进入和退出的方式。但是，我也欢迎关于好的开源反编译器的建议，因为显然他们可以解决相同的问题。
EDIT 4：一些背景/前言。
“ 在代码中向后跳的唯一方法是通过循环。”并非完全正确。您可以来回跳动，而不意味着它是一个循环。一个简化的情况将是这样的：
0: goto 2
1: goto 3
2: goto 1
当然，这个示例非常人为，有点愚蠢。但是，对源代码到字节码编译器的行为进行假设可能会导致意外。正如Peter和我在各自的答案中所表明的那样，两个流行的编译器可以产生完全不同的输出（即使没有混淆）。几乎没有关系，因为在执行代码时，JIT编译器会很好地优化所有这些功能。话虽如此，在大多数情况下，向后跳将是循环从何处开始的合理指示。与其余的相比，找出循环的入口点是“容易”的部分。
在考虑任何循环启动/退出工具之前，您应该研究什么是进入，退出和后继。尽管循环仅具有一个入口点，但它可能具有多个出口点和/或多个后继，通常是由break语句（有时带有标签），return语句和/或异常（明确捕获或未捕获）引起的。尽管您没有提供有关正在调查的工具类型的详细信息，但是当然值得考虑要在哪里插入代码（如果您要这样做）。通常，可能需要在每个exit语句之前或代替每个后继语句进行某些检测（在这种情况下，您必须移动原始语句）。
Soot是执行此操作的良好框架。它具有许多中间表示形式，使字节码分析更加方便（例如Jimple）。
您可以基于方法主体构建BlockGraph，例如ExceptionalBlockGraph。一旦将控制流图从节点分解成这样的框图，您就应该能够识别控制者（即，带有箭头的模块回到它们身上）。这将为您提供循环的起点。
您可能会在sections 4.3 to 4.7 of this dissertation中找到类似的内容。
编辑：
[与@Peter讨论后，评论他的答案。说同样的例子：
public int foo(int i, int j) {
while (true) {
try {
while (i < j)
i = j++ / i;
} catch (RuntimeException re) {
i = 10;
continue;
}
break;
}
return j;
}
这次，使用Eclipse编译器进行编译（无特定选项：仅从IDE内部自动编译）。这段代码没有被混淆（除了是错误的代码，但这是另一回事）。这是结果（来自javap -c）：
public int foo(int, int);
Code:
0: goto 10
3: iload_2
4: iinc 2, 1
7: iload_1
8: idiv
9: istore_1
10: iload_1
11: iload_2
12: if_icmplt 3
15: goto 25
18: astore_3
19: bipush 10
21: istore_1
22: goto 10
25: iload_2
26: ireturn
Exception table:
from to target type
0 15 18 Class java/lang/RuntimeException
由于在8到22处被零除而发生异常，因此3到12之间有一个循环（从10开始跳）。与javac编译器结果不同，后者可以猜测0到22之间有一个外循环，而0到12之间有一个内循环，在这里嵌套不太明显。
编辑2：
为了说明一个不太尴尬的示例可能会遇到的问题。这是一个相对简单的循环：
public void foo2() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i);
}
}
在Eclipse中正常编译之后，javap -c给出了这个：
public void foo2();
Code:
0: iconst_0
1: istore_1
2: goto 15
5: getstatic #25; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
8: iload_1
9: invokevirtual #31; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
12: iinc 1, 1
15: iload_1
16: iconst_5
17: if_icmplt 5
20: return
在执行循环内的任何操作之前，您直接从2跳到15。块15到17是循环的标题（“入口点”）。有时，标头块可能包含更多的指令，尤其是在退出条件涉及更多评估或为do {} while()循环的情况下。循环的“进入”和“退出”的概念可能并不总是反映您作为Java源代码明智地编写的内容（例如，您可以将for循环重写为while循环这一事实）。使用break也可以导致多个出口点。
顺便说一句，通过“块”，我的意思是一个字节码序列，您不能跳入其中，也不能在中间跳出它们：它们仅从第一行输入（不一定从前一行，可能是从其他地方跳来的），而从最后一行退出（不一定是下一行，它也可以跳到其他地方）。
编辑3：
自从我上次查看Soot以来，似乎已经添加了用于分析循环的新类/方法，这使它更加方便。
这里是一个完整的示例。
要分析的类/方法（TestLoop.foo()）
public class TestLoop {
public void foo() {
for (int j = 0; j < 2; j++) {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}
}
由Eclipse编译器编译时，将产生此字节码（javap -c）：
public void foo();
Code:
0: iconst_0
1: istore_1
2: goto 28
5: iconst_0
6: istore_2
7: goto 20
10: getstatic #25; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
13: iload_2
14: invokevirtual #31; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
17: iinc 2, 1
20: iload_2
21: iconst_5
22: if_icmplt 10
25: iinc 1, 1
28: iload_1
29: iconst_2
30: if_icmplt 5
33: return
这里是一个使用Soot加载类（假设它在这里的类路径上，并显示其块和循环的程序：
import soot.Body;
import soot.Scene;
import soot.SootClass;
import soot.SootMethod;
import soot.jimple.toolkits.annotation.logic.Loop;
import soot.toolkits.graph.Block;
import soot.toolkits.graph.BlockGraph;
import soot.toolkits.graph.ExceptionalBlockGraph;
import soot.toolkits.graph.LoopNestTree;
public class DisplayLoops {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SootClass sootClass = Scene.v().loadClassAndSupport("TestLoop");
sootClass.setApplicationClass();
Body body = null;
for (SootMethod method : sootClass.getMethods()) {
if (method.getName().equals("foo")) {
if (method.isConcrete()) {
body = method.retrieveActiveBody();
break;
}
}
}
System.out.println("**** Body ****");
System.out.println(body);
System.out.println();
System.out.println("**** Blocks ****");
BlockGraph blockGraph = new ExceptionalBlockGraph(body);
for (Block block : blockGraph.getBlocks()) {
System.out.println(block);
}
System.out.println();
System.out.println("**** Loops ****");
LoopNestTree loopNestTree = new LoopNestTree(body);
for (Loop loop : loopNestTree) {
System.out.println("Found a loop with head: " + loop.getHead());
}
}
}
查看Soot文档以获取有关如何加载类的更多详细信息。 Body是循环主体的模型，即由字节码构成的所有语句。它使用中间的Jimple表示形式，该表示形式等效于字节码，但更易于分析和处理。
这是该程序的输出：
正文：
public void foo()
{
TestLoop r0;
int i0, i1;
java.io.PrintStream $r1;
r0 := @this: TestLoop;
i0 = 0;
goto label3;
label0:
i1 = 0;
goto label2;
label1:
$r1 = <java.lang.System: java.io.PrintStream out>;
virtualinvoke $r1.<java.io.PrintStream: void println(int)>(i1);
i1 = i1 + 1;
label2:
if i1 < 5 goto label1;
i0 = i0 + 1;
label3:
if i0 < 2 goto label0;
return;
}
块：
Block 0:
[preds: ] [succs: 5 ]
r0 := @this: TestLoop;
i0 = 0;
goto [?= (branch)];
Block 1:
[preds: 5 ] [succs: 3 ]
i1 = 0;
goto [?= (branch)];
Block 2:
[preds: 3 ] [succs: 3 ]
$r1 = <java.lang.System: java.io.PrintStream out>;
virtualinvoke $r1.<java.io.PrintStream: void println(int)>(i1);
i1 = i1 + 1;
Block 3:
[preds: 1 2 ] [succs: 4 2 ]
if i1 < 5 goto $r1 = <java.lang.System: java.io.PrintStream out>;
Block 4:
[preds: 3 ] [succs: 5 ]
i0 = i0 + 1;
Block 5:
[preds: 0 4 ] [succs: 6 1 ]
if i0 < 2 goto i1 = 0;
Block 6:
[preds: 5 ] [succs: ]
return;
循环：
Found a loop with head: if i1 < 5 goto $r1 = <java.lang.System: java.io.PrintStream out>
Found a loop with head: if i0 < 2 goto i1 = 0
LoopNestTree使用LoopNestTree，后者使用LoopFinder构建块列表。LoopFinder类将为您提供入口语句和出口语句。然后，您可以根据需要添加其他语句。 Jimple对此非常方便（它与字节码足够接近，但是级别略高一些，以免手动处理所有内容）。然后，如果需要，您可以输出修改后的ExceptionalBlockGraph文件。 （有关此信息，请参见Soot文档。）
在代码中向后跳转的唯一方法是通过循环。因此，您正在寻找转到上一个字节代码指令的goto，if_icmplt等。一旦找到循环的结尾，然后又跳回到循环的起点。
这里是一个复杂的例子，来自Bruno建议的文件。
Loop此字节码在Loop中显示为
.class您可以看到在0到12之间有一个内循环，在0到15之间有一个try / catch块，在0到22之间有一个外循环。
您实际上是逐字节构建类吗？那太疯狂了！ ASM的首页链接到Eclipse的public int foo(int i, int j) {
while (true) {
try {
while (i < j)
i = j++ / i;
} catch (RuntimeException re) {
i = 10;
continue;
}
break;
}
return j;
}
插件，我假设您正在使用它。如果单击那里的第一个图像，您会注意到该代码有一个while循环，并且您至少可以看到用于实现该循环的某些字节代码。供参考的是该屏幕截图：
<< img src =“ https://image.soinside.com/eyJ1cmwiOiAiaHR0cHM6Ly9pLnN0YWNrLmltZ3VyLmNvbS9DanhLVi5naWYifQ==” alt =“字节码轮廓截图”>“ >>
javap -c
类似循环的方法可以简单地实现为带有边界检查的GOTO。我在说这行：
public int foo(int, int); Code: 0: iload_1 1: iload_2 2: if_icmpge 15 5: iload_2 6: iinc 2, 1 9: iload_1 10: idiv 11: istore_1 12: goto 0 15: goto 25 18: astore_3 19: bipush 10 21: istore_1 22: goto 0 25: iload_2 26: ireturn Exception table: from to target type 0 15 18 Class java/lang/RuntimeException我确定L3标记具有用于检查索引界限的代码，并决定是否继续使用JMP。如果您想一次循环检测一个字节代码，我认为这对您来说将是非常困难的。 ASM可以选择使用模板类作为检测的基础，您是否尝试过使用它？
我知道这是一个老问题-但是，对于ASM库如何实现这一点特别感兴趣。牢记警告，其他答案针对与“ goto”语句相关的广义假设发出警告，有一种方法可以做到这一点。 （这假定应该检测给定方法中可以“循环”的任何代码组-通常这是一个实际的循环结构，但是提供了其他（很少见但存在的）示例，说明如何发生这种情况。）