VEX不是一种新的语言，它是从机器码转化而来的一种中间表达式，那么为什么要用到这种中间表达式呢?从我理解的程度来说，不同的处理器有不同的架构，其机器码的表现形式也是不一样的，所以为了屏蔽这种差异性，产生了一种新的中间表达式。当然VEX的产生也是带有一定导向的，它可以表示出每一条机器指令对机器产生的影响，程序都走过了哪些路径等等，这样对于在测试中帮助程序改变所走路径，到达程序的高的覆盖率很有帮助。
学习VEX IR应该有一些学习汇编码的基础，下面讲几个VEX中会用到的指令概念：
1.CAS（compare-and-swap）:CAS指令是并行程序设计最基础的基石，随着越来越多的本本都用上了双核，这个世界已经快速步入并行计算时代，CAS指令发挥的作用也就越来越大。CAS指令，在Intel CPU上称为CMPXCHG，作用是将指定内存地址的内容与所给的某个值相比，如果相等，则将其内容替换为所给的另一个值，这一系列操作是原子的，不可能被中断。基本上所有的同步机制，与信号量、Java中的synchronized等的实现最终都要用到CAS指令，即使锁无关的数据结构也离不开CAS指令。
(资料图)
2.load-link/store-conditional(LL/SC):它们是在多线程的环境下实现多线程同步的一对指令。Load-link返回一个存储器位置的当前值；跟在其后的store-conditional如果对同一存储器地址进行操作，那么将会做如下判定：如果从那条load-link指令开始起没有对该地址用store-conditional做过更新，那么一个新的值将会被写入该地址；否则：更新将会失败，使从load-link所读取的值被恢复。他们结合起来实现了一个lock-free 原子的read-modify-write操作。
一.VEX基本数据类型：
/* Always 8 bits. */ typedef unsigned char UChar; typedef signed char Char; typedef char HChar; /* signfulness depends on host */ /* Only to be used for printf etc format strings */ /* Always 16 bits. */ typedef unsigned short UShort; typedef signed short Short; /* Always 32 bits. */ typedef unsigned int UInt; typedef signed int Int; /* Always 64 bits. */ typedef unsigned long long int ULong; typedef signed long long int Long; /* Always 128 bits. */ typedef UInt U128[4]; /* Always 256 bits. */ typedef UInt U256[8];
//集中所有128位的vector，记作v128
typedef union {UChar w8[16]; UShort w16[8]; UInt w32[4]; ULong w64[2]; } V128;
static inline函数toBool,tochar,toHchar,toUchar,toUshort,toShort分别把Int型变量转换成to后面的类型，toUInt把long型变量转换成UInt。
不同的处理器的架构不同，host的字长（32位或64位）不一样，要先搞清楚字长，否则会导致编译错误。这里预编译了x86_64, i386,powerpc,powerpc_64,arm,AIX(64位和非64位)，s390x,mips这9种不同的架构，分别定义了其VEX_HOST_WORDSIZE的大小（4或8）和VEX_REGPARM(_n)（？？暂时不知到这是什么）。 Ptr_to_ULong 和ULong_to_Ptr函数的功能是 cast pointers to and from 64-bit integers(在不考虑host字长的情况下) ,知道host字长写这些函数会很方便。
二.VEX IR结构介绍：
VEX IR是一种隔离不同架构的中间表达式而不是一种语言，它更像是编译器运行的IR。它有一定的结构：
code block：
代码被分解成多个小的代码块（“superblock”，type：IRSB）。IRSB是单入口多出口的，IRSB里包含3个内容：1.a type environment，表明IRSB中每个临时变量的类型；2.a list of statement；3.a jump that exits from the end the IRSB。
statement and expression：
statement（type:IRStmt）表示有side-effects的操作，例如 guest register writes, stores, and assignments to temporaries.expression(type:IRExpr)表示没有side-effects的操作，这些操作可以包含子表达式和表达式树，例如 (3 + (4 * load(addr1))。
guest state 的存储：
guest state包括guest register和guest machine,VEX库将他们存储在一个默认的内存块。要对他们进行操作，必须用“Get”将guest state读到临时变量，用“Put”写回到guest state。
关于guest state和IR的例子可参考论文《Valgrind: A Framework for Heavyweight Dynamic Binary Instrumentation》3.6.
No need for deallocations：
当translation完成时，VEX的机制将自动回收allocated的memory。
1.statement种类定义：
/*标志META的tag不代表代码，而是关于代码的额外信息。删除这些表达式不影响代码的功能性行为，但是基于IR的instrument代码的工具需要这样的statement。*/
typedef enum {Ist_NoOp=0x19000, Ist_IMark, /* META */ Ist_AbiHint, /* META */ Ist_Put, Ist_PutI, Ist_WrTmp, Ist_Store, Ist_CAS, Ist_LLSC, Ist_Dirty, Ist_MBE, /* META (maybe) */ Ist_Exit } IRStmtTag;
/*下面的IRStat结构体里有一个数据成员IRStmtTag tag和一个共用体（共用提中罗列了总共的12种statement，每次只能用到一种staement）*/
typedef struct _IRStmt {IRStmtTag tag; union {
struct {} NoOp;//一般是IR优化的结果，可忽略。ppIRStmt output: IR-NoOp。
/*一条指令可转化为多条IR，要对每条指令的IR区分，IMark标志为每条机器指令的起始。
ppIRStmt output: ------ IMark(
addr和len分别代表被转化的机器指令的地址和长度，delta：For x86, amd64, ppc32,ppc64 and arm, the delta value is zero. For Thumb instructions, the delta value is one. */
struct {Addr64 addr; /* instruction address */ Int len; /* instruction length */ UChar delta; /* addr = program counter as encoded in guest state - delta */ } IMark;
/*ABI（应用二进制接口，机器码层的接口，是二进制代码之间的调用规则）。这里的AbiHint指示地址空间的一个给定chunk（[base .. base+len-1]）成为undefined。
ppIRStmt output: ====== AbiHint(
base是chunk基址，len是长度，nia是下一条指令的地址
*/
struct {IRExpr* base; /* Start of undefined chunk */ Int len; /* Length of undefined chunk */ IRExpr* nia; /* Address of next (guest) insn */ } AbiHint;
//Put是寄存器的写操作，写的地址在寄存器中的偏移量固定。ppIRStmt output: PUT(
struct {Int offset; /* Offset into the guest state */ IRExpr* data; /* The value to write */ } Put;
/*PutI也是寄存器的写操作，偏移量不固定 。详细描述见见GetI。ppIRStmt output: PUTI
*/
struct {IRPutI* details; } PutI;
//临时变量赋值。ppIRStmt output: t
struct {IRTemp tmp; /* Temporary (LHS of assignment) */ IRExpr* data; /* Expression (RHS of assignment) */ } WrTmp;
//写memory。 ppIRStmt output: ST
struct {IREndness end; /* Endianness of the store */ IRExpr* addr; /* store address */ IRExpr* data; /* value to write */ } Store;
/*原子的比较和交换（compare-and-swap）操作，语义在IRCAs中定义。
ppIRStmt output: t
*/
struct {IRCAS* details; } CAS;
/*如果stroedata是NULL，那么这就是一个 Load-Linked操作：从memory加载数据。result = Load-Linked(addr, end)，转换后的数据类型由result决定（I32，I64等）。
eg ppIRStmt output: result = ( ST
ppIRStmt output: result = LD
如果stroedata不是NULL，那么就是一个Store-Conditional。如果address之前loged reservation，那么操作就会fail，result为0，否则result为1。转化后的类型是storedata的类型，result是Ity_I1类型。
eg ppIRStmt output: result = ( ST
struct {IREndness end; IRTemp result; IRExpr* addr; IRExpr* storedata; /* NULL => LL, non-NULL => SC */ } LLSC;
/*调用一个具有side-efdfects的C函数（ie. is "dirty"）
ppIRStmt output: t
*/ struct {IRDirty* details; } Dirty;
/*内存总线的事件：a fence, or acquisition/release of the hardware bus lock.
ppIRStmt output: MBusEvent-Fence, MBusEvent-BusLock, MBusEvent-BusUnlock. */
struct {IRMBusEvent event; } MBE;
/*从IRSB的退出条件。
ppIRStmt output: if (
*/
struct {IRExpr* guard; /* Conditional expression */ IRConst* dst; /* Jump target (constant only) */ IRJumpKind jk; /* Jump kind */ Int offsIP; /* Guest state offset for IP */ } Exit; } Ist; } IRStmt;
2.expression种类定义：
typedef struct _IRQop IRQop; /* forward declaration */ typedef struct _IRTriop IRTriop; /* forward declaration */
typedef enum { Iex_Binder=0x15000, Iex_Get, Iex_GetI, Iex_RdTmp, Iex_Qop, Iex_Triop, Iex_Binop, Iex_Unop, Iex_Load, Iex_Const, Iex_Mux0X, Iex_CCall } IRExprTag;
/*expression stored as a tagged union.‘tag’标识了expression的种类。‘Iex’ is the union that holds the fields.如果有一个IRExpr e，e.tag=Iex_Load,则e是一个load expression，访问这块地址的方法是：e.Iex.Load.
未完待续～～～～
