20 年比赛已经出现了好几道 Brainfuck 的 vm pwn 了，补一下 Brainfuck 的知识。
简介
Brainfuck 是一种简单的、可以用最小的编译器来实现的、符合图灵完全思想的编程语言，它是由 Urban Müller 在 1993 年创造的，简称为 bf。Brainfuck 由八种运算符构成，它基于一个简单的机器模型，出了指令，这个机器还包括：一个字节为单位、被初始化为零的数组、一个指向该数组的指针（初始时指向数组的第一个字节）、以及用于输入输出的两个字节流。
指令
| 字符 | 含义 |
|---|---|
| > | 指针加一 |
| < | 指针减一 |
| + | 指针指向的字节的值加一 |
| - | 指针指向的字节的值减一 |
| . | 输出指针指向的单元的内容 |
| ， | 输入内容到指针指向的单元 |
| [ | 如果指针指向的单元值为零，向后跳转到对应的]指令的次一指令处 |
| ] | 如果指针指向的单元值不为零，向前跳转到对应的[指令的次一指令处 |
Brainfuck 程序可以用下面的替换方法翻译成 C 语言（假设 ptr 是 char* 类型）
| Brainfuck | 含义 |
|---|---|
| > | ++ptr; |
| < | --ptr; |
| + | ++*ptr; |
| - | --*ptr; |
| . | putchar(*ptr); |
| , | *ptr = getchar(); |
| [ | while(*ptr){ |
| ] | } |
例子 Hello World!
在屏幕上打印 “Hello World!” 的程序
++++++++++[>+++++++>++++++++++>+++>+<<<<-]
>++.>+.+++++++..+++.>++.<<+++++++++++++++.
>.+++.------.--------.>+.>.
分析
- ++++++++++ ，将 *ptr0 置为 10，用作后面循环的条件。
- [>+++++++>++++++++++>+++>+<<<<-] ，循环 10 次，每次执行
*(ptr0 + 1) += 7
*(ptr0 + 2) += 10
*(ptr0 + 3) += 3
*(ptr0 + 4) += 1
当循环完后
*(ptr0 + 1) = 70
*(ptr0 + 2) = 100
*(ptr0 + 3) = 30
*(ptr0 + 4) = 10
- >++.>+.+++++++..+++.>++.<<+++++++++++++++.>.+++.------.--------.>+.>. ，这一串就是通过加减得到每个字母对应的 ascii 码，然后将其打印出来，大致过程如下
初始值:
*(ptr0 + 1) = 70
*(ptr0 + 2) = 100
*(ptr0 + 3) = 30
*(ptr0 + 4) = 10
代码计算过程：
*(ptr0 + 1) = 72 输出 'H'
*(ptr0 + 2) = 101 输出 'e'
*(ptr0 + 2) = 108 输出 'l'
*(ptr0 + 2) = 108 输出 'l'
*(ptr0 + 2) = 111 输出 'o'
*(ptr0 + 3) = 32 输出 ' '
*(ptr0 + 1) = 87 输出 'W'
*(ptr0 + 2) = 111 输出 'o'
*(ptr0 + 2) = 114 输出 'r'
*(ptr0 + 2) = 108 输出 'l'
*(ptr0 + 2) = 100 输出 'd'
*(ptr0 + 3) = 33 输出 '!'
*(ptr0 + 4) = 10 输出 '
'
总结
在 ctf 中，大多是通过程序重新自定义运算符，但是功能还是类似的，知道这点，我们就可以大大减轻逆向分析的难度。