安卓逆向学习----Dalvik汇编代码（smali语言）

这里的dalvik汇编代码值得是针对dalvik虚拟机设计的指令集，与一般的汇编代码不同

1.dalvik指令的格式

Dalvik汇编代码由一系列的dalvik指令组成，指令语法由指令位描述和格式标识来决定，这部分感觉没用先不看了，在Android4.0及之前的安卓源码Dalvik/docs目录下的instruction-formats.html可以看到具体介绍

2.相关工具

smali.jar用来将smali文件汇编为dex文件，而baksmali.jar则是用来将dex文件反汇编为smali文件,ddx.jar将dex文件反汇编为ddx文件，其语法规则与smali类似

使用方法分别为：

java -jar smali.jar -o xxx.dex  xxx.smali

java -jar baksmali.jar -o ouput/ XXX.dex

java -jar baksmali.jar -o ouput/ XXX.dex

 3.dalvik寄存器

dalvik虚拟机采用ARM架构，将一部分寄存器映射到ARM寄存器上，另一部分使用调用栈进行模拟。Dalvik的寄存器都是32位的，64位需要用两个相邻寄存器表示。寄存器编号取值范围为v0-v65535

Android SDK中有名为dalvik.bytecode.Opcodes的接口，处理字节码的函数为一个宏HANDLE_OPCODE()，每个字节码对应一个cpp文件，在其中对这个宏进行重写。

寄存器的命名有两种，v命名和p命名。一个函数有m个寄存器用于储存局部变量和隐式传入的函数引用对象,n个用于储存参数，v命名法将寄存器命名为v0~vm+n-1，而p命名法前m个寄存器仍然为v0~vm-1，储存参数的寄存器则被命名为p0~pn-1。

4.Dalvik字节码的类型、方法与字段表示方法

可以参考官网https://source.android.com/devices/tech/dalvik/dalvik-bytecode的介绍，百度了好多还是官网说的比较清楚

（1）类型：

Dalvik字节码只有基本类型和引用类型两种，这两种类型可以表示Java语言的全部类型，除了对象和数组属于引用对象以外，其它的Java类型都是基本类型 

• J、D这种64位的类型需要使用相邻的两个寄存器储存
• L可以代表Java类型的任何类，这些类在java代码中以package.name.ObjectName的方式引用，对应的汇编形式为Lpackage/name/ObjectName;最后有一个分号。例如Ljava/lang/String;对应于java.lang.String
• [表示所有基本类型的数组，[后面紧跟类型描述符，例如[I代表java中的int[]，n个[表示n维数组，与L组合就可以表示对象数组，[Ljava/lang/String就表示字符串数组

（2）方法

方法的格式为Lpackage/name/ObjectName;->MethodName(III)Z   III表示该方法有三个int型参数，Z表示返回值为boolean型，转换为java方法应该为Boolean MethodName（int，int, int）

（3）字段

格式为Lpackage/name/ObjectName;->FildName:Ljava/lang/String;

5.Dalvik指令集

（1）特点

参数顺序先是目的操作数，后是源操作数

名称后缀：64位字节码添加-wide后缀，特殊类型字节码根据具体类型添加后缀，例如-boolean -byte -class -void。

字节码后缀：根据布局和选项的不同，添加后缀用“/”分隔开例如/from16表示源为16位的寄存器变量

（2）空操作指令

助记符为nop，被用来对齐代码

（3）数据操作指令

move vA, vB 将vB的值赋给vA ;  move-wide vA, vB 赋值为64位

寄存器默认为4位，/16表示源寄存器和目的寄存器都为16位，/from16表示源为16位  -object表示为对象赋值，

move-result vA表示将上一个invoke类型操作的单字非对象结果赋值给vA寄存器，这里只有destination

move-exception vA 保存一个异常到vA寄存器

（4）返回指令

return-void 从一个void方法返回

return-vAA 表示返回一个32位非对象类型的值，返回值寄存器为8位的寄存器

return-wide vAA 表示函数返回64位非对象类型的值，返回值寄存器为8位的寄存器

return-object vAA 表示函数返回对象类型的值，返回值寄存器为8位的寄存器

（5）数据定义指令

const-wide/16 vAA, #+BBBB   将该常量值符号拓展至64位后赋值给vAA

......

（6）锁指令

monitor-enter vAA 为指定的对象获取锁

monitor-exit vAA 释放指定对象的锁

（7）实例操作指令

包括实例的类型转换、检查以及新建等

check-cast vAA,type@BBBB 将vAA寄存器中的对象引用转换为指定类型，失败会抛出异常

instance-of vA , vB ,type@CCCC  判断vB寄存器中的对象引用是否可以转换为指定类型，可以则给vA赋值为1，否则为0

new-instance vAA,type@BBBB 构造一个制定类型对象的新实例，并将对象引用赋值给vAA寄存器，type不能是数组类型

这三种指令加上/jumbo之后功能一样，但是寄存器值与指令索引取值范围更大

（8）数组操作指令

array-length vA, vB 获取vB寄存器数组的长度并将值赋给vA寄存器，数组长度指的是数组条目个数

new-array vA, vB, type@CCCC 构造指定类型的与大小的数组，将索引赋给vA，大小由vB决定

filled-new-array {vC,vD,vE,vF,vG} , type@BBBB 构造指定类型与大小的数组并填充数组内容，大小由vA隐含提供，并将值赋给vA

fill-array-data vAA,+BBBBBBBB 用指定的数据填充数组，vAA寄存器为数组引用，引用必须为基础类型的数组

（9）异常指令

throw vAA 抛出vAA寄存器中制定的异常

（10）跳转指令

分为无条件跳转goto、分支跳转switch与条件跳转if

goto +AA 跳转AA的偏移量

packed-switch vAA, +BBBBBBBB分支跳转指令，vAA寄存器为switch分支需要判断的值。+BBBBBBB指向一个packed-switch-payload格式的偏移表

sparse-switch vAA, +BBBBBBBB分支跳转指令，vAA寄存器为switch分支需要判断的值。+BBBBBBB指向一个sparse-switch-payload格式的偏移表

if-xx  vA,vB, +CCCC 比较vA和vB，满足xx条件跳转到CCCC的偏移处，条件包括eq（等于）、ne（不等于）、lt（小于）、ge（大于等于）等等

if-xxx  vA, +CCCC 把vA和0比较，满足xxx条件跳转到CCCC的偏移处，条件包括eqz（等于）、nez（不等于）、ltz（小于）、gez（大于等于）等等

（11）比较指令

cmpl-xxx vAA,vBB,vCC  如果vBB小于vCC，则结果为1，相等为0，否则-1，xxx指的是float、double

cmpg-xxx vAA,vBB,vCC  如果vBB大于vCC，则结果为1，相等为0，否则-1，xxx指的是float、double

cmp-long vAA,vBB,vCC  如果vBB大于vCC，则结果为1，相等为0，否则-1

（12）字段操作指令

这些指令用来对对象实例的字段进行读写操作，按照普通字段和静态字段分为两类：

iop vA,vB, field@CCCC 和 sop vAA, field@BBBB

iop代表iget iget-wide iget-object iget-boolean iget-byte iput iput-wide......

sop代表sget sget-wide sget-object sget-boolean sget-byte sput sput-wide......

其中get表示读操作，put表示写操作

（13）方法调用指令

invoke-kind {vC,vD,vE,vF,vG},meth@BBBB和 invoke-kind/range {vCCCC..vNNN},meth@BBBB ,二者相似，只是后者使用range指定寄存器范围。按照调用方法的kind具体分为以下几种：

invoke-virtual 或 invoke-virtual/range调用实例的虚方法

invoke-super 或 invoke-super/range调用实例的父类方法

invoke-direct 或 invoke-direct/range调用实例的直接方法

invoke-static 或 invoke-static/range调用实例的静态方法invoke-interface 或 invoke-interface/ragne调用实例的接口方法

（14）数据转换指令

op vA,vB  表示将VB寄存器的数据进行转换然后储存到vA寄存器.op分为以下几种

neg-int/long/float/double 求补

not-int/long/float/double 求补

int-to-long int转换为long

float-to-int

.......

（15）数据运算指令

数据运算指令包括算术运算指令（加减乘除移位等）和逻辑运算指令（与或非异或得等）

指令格式为以下几种：

op vAA,vBB,vCC  将vBB,vCC 进行运算，保存到vAA

op/2addr vA,vB    将 vA,vB进行运算，保存到vA

op/lit16 vA,vB,#+CCCC 将vB与常量CCCC运算，保存到vA

op/lit8 vAA,vBB,#+CC   将vBB与常量CC运算，保存到vAA

op包含add-type sub-type mul-type div-type rem-type and-type or-type xor-type shl-type shr-type ushr-type

6.smali代码实例

.class public LHelloWorld; 	#定义类名
.super Ljava/lang/Object; 	#定义父类
.method public static main([Ljava/lang/String;)V
        .registers 4		#程序中使用4个寄存器，v0,v1,v2和一个参数寄存器
        .parameter		#一个参数，有n个参数则有n行
        .prologue		#代码起始的指令
        #空指令
        nop
        nop
        nop
        nop
        #数据定义指令
        const/16 v0, 0x8
    	const/4 v1, 0x5
	const/4 v2, 0x3
	#数据操作指令
	move v1, v2
	#数组操作指令
	new-array v0, v0, [I
	array-length v1, v0
	#实例操作指令
	new-instance v1, Ljava/lang/StringBuilder;
	#方法调用指令
	invoke-direct {v1}, Ljava/lang/StringBuilder;->()V
	#跳转指令
	if-nez v0, :cond_0
	goto :goto_0
	:cond_0
	#数据转换指令
	int-to-float v2, v2
	#数据运算指令
	add-float v2, v2, v2
	#比较指令
	cmpl-float v0, v2, v2
	#字段操作指令
	sget-object v0, Ljava/lang/System;->out:Ljava/io/PrintStream;
	const-string v1, "Hello World" #构造字符串
	#方法调用指令
	invoke-virtual {v0, v1}, Ljava/io/PrintStream;->println(Ljava/lang/String;)V
	#返回指令
	:goto_0
        return-void
.end method