ALAZ - Assembly Language Analyzer

ALAZ (Assembly Language Analyzer) 是一个强大的 AArch64 汇编语言分析工具，用于解析 objdump 输出文件并生成美观的 Markdown 分析报告。

✨ 功能特性

• 🔍 智能解析: 自动解析 objdump 输出，提取汇编指令和源代码对应关系
• 📊 多级对比: 支持 O0/O1/O2 三个优化级别的汇编代码对比分析
• 🎯 语义解释: 基于 JSON 数据库的指令语义解释系统，支持 237 条 AArch64 指令
• 🎨 美观输出: 生成格式化的 Markdown 表格，便于阅读和分享
• 🖥️ 交互模式: 提供友好的交互式菜单，快速浏览和选择函数
• 📝 单文件分析: 支持对单个 dump 文件进行详细分析
• ⚡ 高性能: Rust 编写，解析速度快，资源占用低
• 🔧 可扩展: 基于 JSON 的指令定义，易于添加新指令

🎯 支持的指令集

ALAZ v0.1.1 支持 237 条 AArch64 指令，涵盖：

核心指令集

• ✅ 数据处理: 算术、逻辑、移位、位操作（60+条）
• ✅ 加载/存储: 各种寻址模式、成对操作（30+条）
• ✅ 分支控制: 条件/无条件跳转、函数调用（20+条）
• ✅ 条件操作: csel, csinc, cset 等（11条）- 新增

高级特性

• ✅ 浮点运算: 基本运算、融合乘加 fmla/fmls、转换、取整（35+条）
• ✅ SIMD/NEON: 向量运算、累加、饱和运算、位计数（40+条）
• ✅ 原子操作: ldadd, cas, swp 及字节/半字变体（24+条）
• ✅ 加密扩展: AES (aese/aesd), SHA-1, SHA-256（10+条）
• ✅ CRC 校验: crc32b/h/w/x 系列（5条）
• ✅ 指针认证: PAC/AUT 指令（4条）
• ✅ 内存标签: MTE 指令（4条）
• ✅ PC相对寻址: adr/adrp - 新增
• ✅ 位域操作: ubfiz, sbfiz, extr - 新增
• ✅ 系统控制: 内存屏障、异常处理（10+条）

📦 安装

从源码编译

# 克隆仓库
git clone https://github.com/xjz6626/Assembly-Language-Analyzer.git
cd Assembly-Language-Analyzer

# 编译并安装
cargo install --path .

# 或者只编译
cargo build --release
# 可执行文件位于 target/release/alaz

使用 Cargo 安装

cargo install alaz

🚀 快速开始

1. 准备 dump 文件

首先，使用 objdump 生成反汇编文件：

# 编译不同优化级别的代码
gcc -O0 -g -c matrix.c -o matrix_O0.o
gcc -O1 -g -c matrix.c -o matrix_O1.o
gcc -O2 -g -c matrix.c -o matrix_O2.o

# 生成 dump 文件
objdump -d -S matrix_O0.o > matrix_O0.dump
objdump -d -S matrix_O1.o > matrix_O1.dump
objdump -d -S matrix_O2.o > matrix_O2.dump

2. 交互式分析

# 多文件模式 - 分析三个优化级别的共同函数
alaz interactive matrix

# 单文件模式 - 只分析一个 dump 文件
alaz interactive -s matrix_O2.dump

3. 直接分析指定函数

# 分析 Matrix_add 函数，生成对比报告
alaz analyze Matrix_add matrix

# 指定输出目录
alaz analyze Matrix_mul matrix -o ./reports

📖 使用指南

命令概览

alaz --help              # 查看帮助信息
alaz interactive <FILE>  # 交互式模式
alaz analyze <FUNC> <PREFIX>  # 直接分析
alaz completions <SHELL>  # 生成补全脚本

交互式模式

多文件模式（默认）

分析三个优化级别的共同函数，生成对比报告：

# 使用文件前缀
alaz interactive matrix

# 或显式指定多文件模式
alaz interactive -m matrix

# 指定输出目录
alaz interactive matrix -o ./output

特点：

• ✅ 自动读取 matrix_O0.dump, matrix_O1.dump, matrix_O2.dump
• ✅ 只显示在三个文件中都存在的函数
• ✅ 生成 <函数名>_comparison.md 对比报告
• ✅ 包含三个优化级别的完整对比

单文件模式

只分析一个 dump 文件：

# 分析 O2 优化级别的文件
alaz interactive -s matrix_O2.dump

# 分析 O0 优化级别的文件
alaz interactive -s matrix_O0.dump

特点：

• ✅ 显示该文件中的所有函数
• ✅ 可以选择函数进行详细分析
• ✅ 生成 <函数名>_analysis.md 分析报告
• ⚠️ 只有该文件的汇编和语义解释，无优化级别对比

直接分析模式

不使用交互菜单，直接分析指定函数：

# 基本用法
alaz analyze Matrix_add matrix

# 指定输出目录
alaz analyze Matrix_mul matrix -o ./reports

# 启用详细日志
alaz analyze -v Matrix_inv matrix

Shell 补全

生成并安装 shell 补全脚本：

# Bash
alaz completions bash > ~/.local/share/bash-completion/completions/alaz

# Fish
alaz completions fish > ~/.config/fish/completions/alaz.fish

# Zsh
alaz completions zsh > ~/.zsh/completion/_alaz

# PowerShell
alaz completions powershell > alaz.ps1

📊 输出示例

多文件对比报告示例

生成的 Matrix_add_comparison.md 文件格式：

# Matrix_add 函数对比分析

## O0 优化级别
| 地址 | 机器码 | 汇编指令 | 语义解释 | C代码 |
|------|--------|----------|----------|-------|
| 0x1000 | 910003fd | sub sp, sp, #0x10 | 分配16字节栈空间 | { |
| 0x1004 | f9000fe0 | str x0, [sp, #24] | 保存参数x0到栈 | |

## O1 优化级别
| 地址 | 机器码 | 汇编指令 | 语义解释 | C代码 |
|------|--------|----------|----------|-------|
| ... | ... | ... | ... | ... |

## O2 优化级别
| 地址 | 机器码 | 汇编指令 | 语义解释 | C代码 |
|------|--------|----------|----------|-------|
| ... | ... | ... | ... | ... |

🏗️ 项目结构

🏗️ 项目结构

alaz/
├── src/
│   ├── main.rs           # 命令行入口和交互模式
│   ├── lib.rs            # 库入口
│   ├── instruction.rs    # 指令定义和解释
│   ├── register.rs       # 寄存器定义
│   ├── parser.rs         # 汇编代码解析器
│   ├── semantic.rs       # 语义分析器
│   ├── objdump.rs        # objdump 文件解析
│   ├── table.rs          # 表格生成器
│   └── error.rs          # 错误类型定义
├── aarch64_instructions.json  # 指令集定义
├── Cargo.toml            # 项目配置
└── README.md             # 项目文档

🔧 技术细节

支持的指令类型

1. 数据处理指令

• 算术运算: ADD, SUB, MUL, MADD, MSUB, SDIV, UDIV
• 逻辑运算: AND, ORR, EOR, BIC
• 移位操作: LSL, LSR, ASR, ROR

2. 加载存储指令

• 加载: LDR, LDRB, LDRH, LDRSB, LDRSH, LDP
• 存储: STR, STRB, STRH, STP

3. 分支指令

• 无条件分支: B, BL, BR, BLR, RET
• 条件分支: B.cond (EQ, NE, CS, CC, MI, PL, VS, VC, HI, LS, GE, LT, GT, LE, AL)
• 比较分支: CBZ, CBNZ, TBZ, TBNZ

4. 比较指令

• CMP, CMN, TST, TEQ

5. 移动指令

• MOV, MOVZ, MOVK, MOVN, MVN

6. 其他指令

• NOP, ADRP, ADR, SXTW, UXTW

寄存器说明

通用寄存器

• 64位: X0-X30 (31个寄存器)
• 32位: W0-W30 (X寄存器的低32位)

特殊寄存器

• SP: 栈指针 (Stack Pointer)
• X29/FP: 帧指针 (Frame Pointer)
• X30/LR: 链接寄存器 (Link Register)
• PC: 程序计数器 (Program Counter)
• XZR/WZR: 零寄存器 (读取返回0，写入被忽略)

寻址模式

[Xn]                 # 基址寻址
[Xn, #imm]          # 基址+偏移
[Xn, #imm]!         # 前索引 (先更新基址，再访问)
[Xn], #imm          # 后索引 (先访问，再更新基址)
[Xn, Xm]            # 寄存器偏移
[Xn, Wm, uxtw #3]   # 扩展寄存器偏移

🎨 语义解释示例

ALAZ 会为每条指令生成详细的中文语义解释：

🆕 v0.1.1 更新内容

新增指令支持（+78条）

• 条件操作: csel, csinc, csinv, csneg, cset, csetm, cinc, cinv, cneg, ccmp, ccmn
• PC相对寻址: adr, adrp - 访问全局变量和 GOT/PLT
• 位域操作: ubfiz, sbfiz, extr - 高效位操作
• 浮点高级指令 (21条):
  • 融合乘加: fmla, fmls
  • 最值: fmin, fmax, fminnm, fmaxnm
  • 转换: fcvtas, fcvtau, fcvtms, fcvtmu, fcvtns, fcvtnu, fcvtps, fcvtpu
  • 取整: frinta, frinti, frintm, frintn, frintp, frintx, frintz
• SIMD 数据处理 (17条):
  • 向量累加: uaddlv, saddlv
  • 元素操作: ins, dup, cnt
  • 饱和运算: sqadd, uqadd, sqsub, uqsub
  • 移位: shl, sshr, ushr
  • 扩展: sxtl, uxtl
  • 交错: uzp2, trn2
• 原子操作扩展 (12条): ldaddh, ldaddb, casa, casb, cash, casp, stadd, 等
• 独占访问扩展 (10条): ldxrb, ldxrh, stxrb, stxrh, ldaxrb, ldaxrh, ldxp, stxp, 等
• 异常处理: eret, drps

改进

• ✅ 修复了指令数据库加载问题（从 115 条扩展到 237 条）
• ✅ 优化了 JSON 数据库结构，支持灵活的指令分类
• ✅ 改进了语义解释系统，更准确的中文描述
• ✅ 增强了 Parser 对复杂指令格式的支持

📚 使用场景

1. 编译优化分析

比较不同优化级别下的代码生成差异：

alaz interactive mycode
# 查看 O0/O1/O2 的优化差异

2. 学习汇编语言

通过语义解释快速理解汇编指令：

alaz interactive -s example.dump
# 浏览并学习每条指令的含义

3. 性能调优

分析热点函数的汇编实现：

alaz analyze hot_function mycode -o ./analysis

4. 代码审查

生成可读性强的汇编报告用于代码审查：

alaz analyze critical_function security_lib

🤝 贡献

欢迎贡献！以下是一些可以改进的方向：

• 添加更多 AArch64 指令支持 - v0.1.1 已支持 237 条指令
• 支持更多浮点和 SIMD 指令变体
• 添加 SVE (可伸缩向量扩展) 指令支持
• 添加性能统计功能（指令计数、周期估算）
• 支持其他架构（x86-64, RISC-V等）
• 添加图形化界面
• 支持更多输出格式（HTML, PDF等）
• 添加指令搜索和过滤功能

提交流程

1. Fork 本仓库
2. 创建特性分支 (git checkout -b feature/AmazingFeature)
3. 提交更改 (git commit -m 'Add some AmazingFeature')
4. 推送到分支 (git push origin feature/AmazingFeature)
5. 开启 Pull Request

📊 项目统计

• 指令支持: 237 条 AArch64 指令
• 代码行数: ~3000+ 行 Rust 代码
• 测试覆盖: 核心功能单元测试
• 文档: 完整的 JSON 指令数据库

📄 许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 查看 LICENSE 文件了解详情。

🙏 致谢

• ARM Architecture Reference Manual
• Rust 社区
• Clap 命令行解析库
• Colored 终端颜色库

📞 联系方式

• 作者: xjz
• Issues: GitHub Issues

Happy Analyzing! 🎉