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[转帖]安卓逆向笔记--smali语法
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发表于: 2019-12-21 17:13
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安卓逆向笔记–smail语法
APK、Dalvik字节码和smali文件
APK文件
APK文件其实就是一个MIME为ZIP的压缩包，我们修改ZIP后缀名方式可以看到内部的文件结构，例如修改后缀后用RAR打开APK能看到的是（Google Play下载的完整版版本）：
asset <资源目录1：asset和res都是资源目录但有所区别，见下面说明>
lib <so库存放位置，一般由NDK编译得到，常见于使用游戏引擎或JNI native调用的工程中>
armeabi armeabi-v7a <so库文件分为不同的CPU架构>
META-INF <存放工程一些属性文件，例如Manifest.MF>
res <资源目录2：asset和res都是资源目录但有所区别，见下面说明>
drawable <图片和对应的xml资源>
layout <定义布局的xml资源>
AndroidManifest.xml <Android工程的基础配置属性文件>
classes.dex <Java代码编译得到的Dalvik VM能直接执行的文件，下面有介绍>
resources.arsc <对res目录下的资源的一个索引文件，保存了原工程中strings.xml等文件内容>
注：
asset和res资源目录的不同在于：
1. res目录下的资源文件在编译时会自动生成索引文件（R.java），在Java代码中用R.xxx.yyy来引用；而asset目录下的资源文件不需要生成索引，在Java代码中需要用AssetManager来访问；
2. 一般来说，除了音频和视频资源（需要放在raw或asset下），使用Java开发的Android工程使用到的资源文件都会放在res下；使用C++游戏引擎（或使用Lua binding等）的资源文件均需要放在asset下。
Dalvik字节码
Dalvik是google专门为Android操作系统设计的一个虚拟机，经过深度的优化。虽然Android上的程序是使用java来开发的，但是Dalvik和标准的java虚拟机JVM还是两回事。Dalvik VM是基于寄存器的，而JVM是基于栈的；Dalvik有专属的文件执行格式dex（dalvik executable），而JVM则执行的是java字节码。Dalvik VM比JVM速度更快，占用空间更少。
通过Dalvik的字节码我们不能直接看到原来的逻辑代码，这时需要借助如Apktool或dex2jar+jd-gui工具来帮助查看。但是，注意的是最终我们修改APK需要操作的文件是.smali文件，而不是导出来的Java文件重新编译（况且这基本上不可能）。
一、数据类型
B—byte C—char D—double F—float I—int S—short V—void J—long Z—boolean
在dalvik字节码中，寄存器都是32位的，能够支持任何类型，Long和Double类型是64位的，需要2个寄存器；
V 只能用于返回值类型；
二、引用方法
(1) 数组的表示方式是在基本类型前加上前中括号“[”，例如int数组和float数组分别表示为：[I、[F；
(2) 对象类型以L作为开头来表示，格式是Lpackage/ClassName;（用分号表示对象结束是必须的），示例：
(3) String对象在smali中为：Ljava/lang/String;
(4) Class1对象的一个boolean成员表示为：Lcom/disney/Class1;->isRunning:Z
(5) Class1对象的一个String对象成员表示为：Lcom/disney/Class1;->name:Ljava/lang/String;
(6) 可以总结为格式为对象类型->成员名:成员类型，->表示所属关系，类型尾部必须包括一个分号。
(7) 内部类表示为：Lpackage/ClassNameinner?ObjectName，也就是在内部类前加$符号。(不能在里面写，问号代替)
三、函数
格式：函数名 (参数) 返回值类型 Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3…)Return-Type
返回类型在最后，参数之间没有任何分隔符，示例：
java: void fun() smali: fun()V
java: boolean fun(int, int, int) smali: fun(III)Z
java: String fun(boolean, int[], int[], String, long) smali: fun(Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;
四、语法
#标记，构造函数的返回类型为V，名字为、
java:
# static fields 定义静态变量的标记
# instance fields 定义实例变量的标记
# direct methods 定义静态方法的标记
# virtual methods 定义非静态方法的标记
smali:
.class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity;
.super Lcom/disney/common/BaseActivity;
.source “WMWActivity.java”
.implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;
上面这几行代码表示类名，父类名，源文件名，实现了接口。
.annotation
内部类
.end annotation
五、局部变量
本地寄存器（local register，非参寄存器）用v开头数字结尾的符号来表示，如v0、v1、v2、…，
参数寄存器(parameter register)用p开头数字结尾的符号来表示，如p0、p1、p2、…，
.registers 用来标明方法中寄存器的总数，即参数寄存器和非参寄存器的总数。
.local 0，标明在这个函数中最少要用到的本地寄存器的个数，出现在方法中的第一行。在这里，由于只需要调用一个父类的onDestroy()处理，所以只需要用到p0，所以使用到的本地寄存器数为0，在植入代码后不要忘记可能要修改.local的值。
如 .local 4，则可以使用的寄存器是v0-v3。
当一个方法被调用的时候，方法的参数被置于最后N个寄存器中。
在实例函数中，p0代指“this”，p1表示函数的第一个参数，p2代表函数中的第二个参数…，
在static函数中，p1表示函数的第一个参数，p2代表函数中的第二个参数…，因为Java的static方法中没有this方法。
示例：
const/4 v0, 0x0
iput-boolean v0, p0, Lcom/disney/Class1;->isRunning:Z
上面第一句中把值0x0存到v0本地寄存器中，
第二句用iput-boolean指令把v0中的值存放到this.isRunning这个成员变量中，即this.isRunning = false; 因为在实例函数中p0代表的是“this”，Lcom/disney/Class1;是类名，对应实例是p0。
六、成员变量和指令
#static fields
.field private static final PREFS_INSTALLATION_ID java/lang/String; = “installationId”
#instance fields
.field private _activityPackageName java/lang/String;
获取和操作静态成员变量和实例成员变量有不同的指令。
读取的指令有：iget、sget、iget-boolean、sget-boolean、iget-object、sget-object等，
赋值的指令有：iput、sput、iput-boolean、sput-boolean、iput-object、sput-object等。
带“-object”表示操作的成员变量是对象类型，没有“-object”后缀的表示操作的成员变量对象是基本数据类型，特别地boolean类型则使用带“-boolean”的指令操作。
获取static fields的指令示例：
sget-object v0, Lcom/disney/Class1;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;
上句中sget-object指令把PREFS_INSTALLATION_ID这个String成员变量获取并放到v0寄存器中。
获取instance fields的指令与static fields的类似，需要指明对象所属的实例。示例：
iget-object v0, p0, Lcom/disney/Class1;->_view:Lcom/disney/Class2;
上句iget-object指令比sget-object多了一个参数p0，就是该变量所在类的实例，在这里就是p0即“this”。
put指令的使用和get指令是统一的，示例：
const/4 v3, 0x0
sput-object v3, Lcom/disney/Class1;->globalIapHandler:Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
上句相当于Class1.globalIapHandler = null;
七、函数调用
smali中的函数调用也分为direct和virtual两种类型，direct method就是private函数，public和protected函数都属于virtual method。在调用函数时，有invoke-direct，invoke-virtual，invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等几种不同的指令。还有invoke-XXX/range 指令的，这是参数多于4个的时候调用的指令，比较少见。
invoke-static：就是调用static函数的，示例：
invoke-static {}, Lcom/disney/Class1;->fun()Z
上句invoke-static后面有一对大括号“{}”，内部是调用该方法的实例和参数列表，由于这是static方法也不需要参数，所以{}内为空。
invoke-super：调用父类方法，在onCreate、onDestroy等方法都能看到。
invoke-direct：调用private函数，示例：
invoke-direct {p0}, Lcom/disney/Class1;->getGlobalIapHandler()Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
上句即this->getGlobalIapHandler()，函数GlobalPurchaseHandler getGlobalIapHandler()是定义在Class1中的一个private函数。
invoke-virtual：用于调用protected或public函数，示例：
sget-object v0, Lcom/disney/Class1;->shareHandler:Landroid/os/Handler;
invoke-virtual {v0, v3}, Landroid/os/Handler;->removeCallbacksAndMessages(Ljava/lang/Object;)V
上句v0是shareHandler android/os/Handler，v3是传递给removeCallbackAndMessage方法的Ljava/lang/Object参数。
八、获取函数调用结果
在smali里调用函数和返回函数结果需要分开来完成，在调用的函数返回非void后，用move-result（返回基本数据类型）和move-result-object（返回对象）指令获取返回结果。
示例：
const/4 v2, 0x0
invoke-virtual {p0, v2}, Lcom/disney/Class1;->getPreferences(I)Landroid/content/SharedPreferences;
move-result-object v1
上句v1保存的就是调用this.getPreferences(int)方法返回的SharedPreferences实例。
九、函数体
.method 和 .end method之间。
示例：
.method protected onDestroy()V
.locals 0
.prologue
.line 277
invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V
.line 279
return-void
.end method
上段是onDestroy()函数。
.line 277，标注了该代码在原Java文件中的行数，它不是必须的，去掉没有编译问题。它在出错时可以指出错误位置，jd-gui工具即是通过分析这些信息将smali代码还原成Java代码的。
十、条件语法
if-eq p1, v0, :cond_8
:cond_8
invoke-direct {p0}, Lcom/paul/test/a;->d()V
上段表示如果p1和v0相等，则执行cond_8的流程：调用com.paul.test.a的d()方法
if-ne p1, v0, :cond_b
:cond_b
const/4 v0, 0x0
invoke-virtual {p0, v0}, Lcom/paul/test/a;->setPressed(Z)V
invoke-super {p0, p1, p2}, Landroid/view/View;->onKeyUp(ILandroid/view/KeyEvent;)Z
move-result v0
上段表示不相等则执行cond_b的流程。
举个例子：
然后分解开来分析一下
1、smali中的继承、接口、包信息
上面的smali语句对应的java语句大致框架
补充：
Dalvik VM与JVM的最大的区别之一就是Dalvik VM是基于寄存器的。基于寄存器是什么意思呢？也就是说，在smali里的所有操作都必须经过寄存器来进行：本地寄存器用v开头数字结尾的符号来表示，如v0、v1、v2、…参数寄存器则使用p开头数字结尾的符号来表示，如p0、p1、p2、…特别注意的是，p0不一定是函数中的第一个参数，在非static函数中，p0代指“this”，p1表示函数的第一个参数，p2代表函数中的第二个参数…而在static函数中p0才对应第一个参数（因为Java的static方法中没有this方法）。本地寄存器没有限制，理论上是可以任意使用的，下面是例子：
在上面的两句中，使用了v0本地寄存器，并把值0x0存到v0中，然后第二句用iput-boolean这个指令把v0中的值存放到com.disney.WMW.WMWActivity.isRunning这个成员变量中。
2、smali中的成员变量
上面定义的static fields和instance fields均为成员变量，格式是：.field public/private [static] [final] varName:<类型>。然而static fields和instance fields还是有区别的，当然区别很明显，那就是static fields是static的，而instance则不是。根据这个区别来获取这些不同的成员变量时也有不同的指令。一般来说，获取的指令有：iget、sget、iget-boolean、sget-boolean、iget-object、sget-object等，操作的指令有：iput、sput、iput-boolean、sput-boolean、iput-object、sput-object等。没有“-object”后缀的表示操作的成员变量对象是基本数据类型，带“-object”表示操作的成员变量是对象类型，特别地，boolean类型则使用带“-boolean”的指令操作。
1、获取static fields的指令类似是：
sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;
get-object就是用来获取变量值并保存到紧接着的参数的寄存器中，在这里，把上面出现的PREFS_INSTALLATION_ID这个String成员变量获取并放到v0这个寄存器中，注意：前面需要该变量所属的类的类型，后面需要加一个冒号和该成员变量的类型，中间是“->”表示所属关系。
2、获取instance fields的指令与static fields的基本一样，只是由于不是static变量，不能仅仅指出该变量所在类的类型，还需要该变量所在类的实例。例子：
iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;
可以看到iget-object指令比sget-object多了一个参数，就是该变量所在类的实例，在这里就是p0即“this”。
3、获取array的还有aget和aget-object，指令使用和上述类似，不细述。
4、put指令的使用和get指令是统一的，直接看例子不解释：
相当于：this.globalIapHandler = null;（null = 0x0）
相当于：wait.what = 0x2;（wait是Message的实例）
3、smali中的函数调用
smali中的函数和成员变量一样也分为两种类型，但是不同成员变量中的static和instance之分，而是direct和virtual之分。那么direct method和virtual method有什么区别呢？直白地讲，direct method就是private函数，其余的public和protected函数都属于virtual method。所以在调用函数时，有invoke-direct，invoke-virtual，另外还有invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等几种不同的指令。当然其实还有invoke-XXX/range 指令的，这是参数多于4个的时候调用的指令，比较少见，了解下即可。
1、invoke-static：顾名思义就是调用static函数的，因为是static函数，所以比起其他调用少一个参数，例如：
.这里注意到invoke-static后面有一对大括号“{}”，其实是调用该方法的实例+参数列表，由于这个方法既不需参数也是static的，所以{}内为空，再看一个例子：
这个是调用static void System.loadLibrary(String)来加载NDK编译的so库用的方法，同样也是这里v0就是参数"fmodex"了。
2、invoke-super：调用父类方法用的指令，在onCreate、onDestroy等方法都能看到。
3、invoke-direct：调用private函数的，例如：
这里GlobalPurchaseHandler getGlobalIapHandler()就是定义在WMWActivity中的一个private函数，如果修改smali时错用invoke-virtual或invoke-static将在回编译后程序运行时引发一个常见的VerifyError。
4、invoke-virtual：用于调用protected或public函数，同样注意修改smali时不要错用invoke-direct或invoke-static，例子：
v0是shareHandler:Landroid/os/Handler，v3是传递给removeCallbackAndMessage方法的Ljava/lang/Objec。
5、invoke-xxxxx/range：当方法的参数多于5个时（含5个），不能直接使用以上的指令，而是在后面加上“/range”，使用方法也有所不同：
这个是电信SDK中的付费接口，需要传递6个参数，这时候大括号内的参数需要用省略形式，且需要连续（未求证是否需要从v0开始）。
刚才看到的例子都是“调用函数”这个操作，没有取函数返回的结果的操作。
在Java代码中调用函数和返回函数结果是一条语句完成的，而在smali里则需要分开来完成，在使用上述指令后，如果调用的函数返回非void，那么还需要用到move-result（返回基本数据类型）和move-result-object（返回对象）指令：
v1保存的就是调用getPreferences(int)方法返回的SharedPreferences实例。
v2保存的则是调用String.length()返回的整型。
4、smali中函数实体分析
在植入代码时有一点需要特别注意，举例说明：
这是onDestroy()函数。首先看到函数内第一句：.local 0，这句话很重要，标明了你在这个函数中最少要用到的本地寄存器的个数。在这里，由于只需要调用一个父类的onDestroy()处理，所以只需要用到p0，所以使用到的本地寄存器数为0。如果不清楚这个规则，很容易在植入代码后忘记修改.local 的值，那么回编译后运行时将会得到一个VerifyError错误，而且极难发现问题所在。我正是被这个问题困扰了很多次，最后研究发现.local的值有这个规律，于是在文档查证了一下果然是这个问题。例如我往onDestroy()增加一句：this.existed = true;那么应该改为（注意修改.local的值为1——使用到了v0这一个本地寄存器）：
另外.line这个标识，它标注了该代码在原Java文件中的行数，开发时，遇到错误崩溃时，在catLog有提示哪个文件哪一行崩溃。Dalvik VM运行到.line XX时就将这个值存起来，如果在这一行运行时出错了，就往catLog输出这个值，这样我们就能看到具体是哪一行的问题了。jd-gui这个工具也是通过分析这些信息将smali代码还原成我们喜闻乐见的Java代码的。
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