Smali语法学习与DEX文件详解
什么是Smali语言
Smali代码是Android的Dalvik虚拟机的可执行文件DEX文件反汇编后的代码。所以Smali语言就是Dalvik的反汇编语言。
使用Apktool反编译apk 文件后,会在反编译工程目录下生成一个smali 文件夹,里面存放着所有反编译出的smali 文件,这些文件会根据程序包的层次结构生成相应的目录,程序中所有的类都会在相应的目录下生成独立的smali 文件。
Smali语法格式
可参考网址:
bbs.pediy/showthread.php?p=1117963
1.Dalvik字节码
Davlik字节码中,寄存器都是32位的,能够支持任何类型,64位类型(Long/Double)用2个寄存器表示;
Dalvik字节码有两种类型:原始类型;引用类型(包括对象和数组)
原始类型:v void 只能用于返回值类型
Z boolean
B byte
S short
C char
I int
J long(64位)
F float
D double(64位)
对象类型:Lpackage/name/ObjectName;相当于java中的package.name.ObjectName;解释如下:
字符串常量是字符常量吗L:表示这是一个对象类型package/name:该对象所在的包
;:表示对象名称的结束
2.数组的表示形式:
[I :表示一个整形的一维数组,相当于java的int[];对于多维数组,只要增加[ 就行了,[[I = int[][];注:每一维最多255个;
对象数组的表示形式:[Ljava/lang/String表示一个String的对象数组;
3.方法的表示形式:
Lpackage/name/ObjectName;——>methodName(III)Z;详解如下:
Lpackage/name/ObjectName 表示类型
methodName 表示方法名
III 表示参数(这里表示为3个整型参数)说明:方法的参数是一个接一个的,中间没有隔开;
4.字段的表示形式:
Lpackage/name/ObjectName;——>FieldName:Ljava/lang/String;即表示:包名,字段名
和各字段类型
5.寄存器指定
有两种方式指定一个方法中有多少寄存器是可用的:
.registers 指令指定了方法中寄存器的总数
.locals 指令表明了方法中非参寄存器的总数,出现在方法中的第一行
6.方法的表示
方法有直接方法和虚方法两种,直接方法的声明格式如下:
.method<;访问权限>[修饰关键字]<;方法原型>
<.locals>
[.parameter]
[.prologue]
[.line]
<;代码体>
.end method
访问权限有public、private等,修饰关键字有static、constructor等。方法原型描述了方法的名称、参数与返回值。
..registers指定了方法中寄存器的总数
.locals指定了方法中非参寄存器的总数(局部变量的个数);
.parameter指定了方法的参数;
.prologue指定了代码的开始处;
.line指定了该处指令在源代码中的位置。
7.方法的传参:
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;
例如:一个方法有2个参数,5个寄存器(v0~v4),那么,参数将置于最后2个寄存器(v3和v4)。非静态方法中的第一个参数总是调用该方法的对象。
说明:对于静态方法除了没有隐含的this参数外,其他都一样
8.寄存器的命名方式:
V命名
P命名
第一个寄存器就是方法中的第一个参数寄存器。比较:使用P命名是为了防止以后如果在方法中增加寄存器,需要对参数寄存器重新进行编号的缺点。特别说明一下:Long和Double类型是64位的,需要2个寄存器
例如:对于非静态方法LMyObject——>myMethod(IJZ)V,有4个参数:
LMyObject,int,long,bool
需要5个寄存器来存储参数:
P0 this
P1 I (int)
P2,P3 J (long)
P4 Z(bool)
Smali操作指令大全
英文版在线地址:
pallergabor.uw.hu/androidblog/dalvik_opcodes.html
中文版的需要翻译。
invoke-direct Invokes a method with parameters without the virtual method resolution.
直接调用使用参数直接调用一个方法(不使用虚拟方法解析)
const/4 vx,lit4、const/16 vx,lit16 Puts the 4 bit constant into vx
将后四位/16位设为lit4/lit16
iput vx,vy, field_id Puts vx into an instance field. The instance is referenced by vy
写入将VX写入一个实例字段,这个实例字段由VY引用。(VY=VX)
new-instance vx,type Instantiates an object type and puts the reference of the newly created instance into vx
新建一个实例实例化一个对象,并将对象的格式设为type(新建一个type实例)
iput-object vx,vy,field_id Puts the object reference in vx into an instance field. The instance is
referenced by vy.
初始化对象将VX引用的对象写入一个实例字段,这个实例字段由VY引用。(用VX中的数据初始化VY)
return-void 返回void
const-string vx,string_id Puts reference to a string constant identified by string_id into vx.
字符常量将String_ID引用的字符常量赋予VX
sget-object vx,field_id Reads the object reference field identified by the field_id into vx.
读取对象将field_ID标示的字段读入VX
invoke-virtual { parameters }, methodtocall Invokes a virtual method with parameters.
调用虚方法带参数调用一个虚方法
DEX文件结构:
blog.csdn/androidsecurity/article/details/8664778
文件头(File Header)
Dex文件头主要包括校验和以及其他结构的偏移地址和长度信息。
字段名称偏移
值
长
度
描述
magic 0x0 8 'Magic'值,即魔数字段,格式如”dex/n035/0”,其中的035表示结构的版本。
checksum 0x8 4 校验码。
signature 0xC 20 SHA-1签名。
file_size 0x20 4 Dex文件的总长度。
header_size 0x24 4 文件头长度,009版本=0x5C,035版本=0x70。
endian_tag 0x28 4 标识字节顺序的常量,根据这个常量可以判断文件是否交换了字节顺序,缺省情况下=0x78563412。
link_size 0x2C 4 连接段的大小,如果为0就表示是静态连接。
link_off 0x30 4 连接段的开始位置,从本文件头开始算起。如果连接段的大小为0,这里也是0。
map_off 0x34 4 map数据基地址。
string_ids_size 0x38 4 字符串列表的字符串个数。
string_ids_off 0x3C 4 字符串列表表基地址。
type_ids_size 0x40 4 类型列表里类型个数。
type_ids_off 0x44 4 类型列表基地址。
proto_ids_size 0x48 4 原型列表里原型个数。
proto_ids_off 0x4C 4 原型列表基地址。
field_ids_size 0x50 4 字段列表里字段个数。
field_ids_off 0x54 4 字段列表基地址。
method_ids_size 0x58 4 方法列表里方法个数。
method_ids_off 0x5C 4 方法列表基地址。
class_defs_size 0x60 4 类定义类表中类的个数。
class_defs_off 0x64 4 类定义列表基地址。
data_size 0x68 4 数据段的大小,必须以4字节对齐。
data_off 0x6C 4 数据段基地址
魔数字段
魔数字段,主要就是Dex文件的标识符,它占用4个字节,在目前的源码里是“dex\n”,它的作用主要是用来标识dex文件的,比如有一个文件也以dex为后缀名,仅此并不会被认为是Davlik虚拟机运行的文件,还要判断这四个字节。另外Davlik虚拟机也有优化的Dex,也是通过个字段来区分的,当它是优化的Dex文件时,它的值就变成”dey\n”了。根据这四个字节,就可以识别不同类型的Dex文件了。
跟在“dex\n”后面的是版本字段,主要用来标识Dex文件的版本。目前支持的版本号为“035\0”,不管是否优化的版本,都是使用这个版本号。
检验码字段
主要用来检查从这个字段开始到文件结尾,这段数据是否完整,有没有人修改过,或者传送过程中是否有出错等等。通常用来检查数据是否完整的算法,有CRC32、有SHA128等,但这里采用并不是这两类,而采用一个比较特别的算法,叫做adler32,这是在开源zlib 里常用的算法,用来检查文件是否完整性。该算法由MarkAdler发明,其可靠程度跟CRC32差不多,不过还是弱一点点,但它有一个很好的优点,就是使用软件来计算检验码时比较CRC32要快很多。可见Android系统,就算法上就已经为移动设备进行优化了。
Java中可使用java.util.zip.Adler32类做校验操作
SHA-1签名字段
dex文件头里,前面已经有了面有一个4字节的检验字段码了,为什么还会有SHA-1签名字段呢?不是重复了吗?可是仔细考虑一下,这样设计自有道理。因为dex文件一般都不是很小,简单的应用程序都有几十K,这么多数据使用一个4字节的检验码,重复的机率还是有的,也就是说当文件里的数据修改了,还是很有可能检验不出来的。这时检验码就失去了作用,需要使用更加强大的检验码,这就是SHA-1。SHA-1校验码有20个字节,比前面的检验码多了16个字节,几乎不会不同的文件计算出来的检验是一样的。设计两个检验码的目的,就是先使用第一个检验码进行快速检查,这样可以先把简单出错的dex文件
丢掉了,接着再使用第二个复杂的检验码进行复杂计算,验证文件是否完整,这样确保执行的文件完整和安全。
SHA(Secure Hash Algorithm, 安全散列算法)是美国国家安全局设计,美国国家标准与技术研究院发布的一系列密码散列函数。SHA-1看起来和MD5算法很像,也许是Ron Rivest在SHA-1的设计中起了一定的作用。SHA-1的内部比MD5更强,其摘要比MD5的16字节长4个字节,这个算法成功经受了密码分析专家的攻击,也因而受到密码学界的广泛推崇。这个算法在目前网络上的签名,BT软件里就有大量使用,比如在BT里要计算是否同一个种子时,就是利用文件的签名来判断的。同一份8G的电影从几千BT用户那里下载,也不会出现错误的数据,导致电影不播放。
map_off字段
这个字段主要保存map开始位置,就是从文件头开始到map数据的长度,通过这个索引就可以到map数据。map的数据结构如下:
名称大小说明
size 4字
节
map里项的个数
list 变长每一项定义为12字节,项的个数由上面项大小决定。
map数据排列结构定义如下:
/*
*Direct-mapped "map_list".
*/
typedef struct DexMapList {
u4 size; /* #of entries inlist */
DexMapItem list[1]; /* entries */
}DexMapList;
每一个map项的结构定义如下:
/
*
*Direct-mapped "map_item".
*/
typedef struct DexMapItem {
u2 type; /* type code (seekDexType* above) */
u2 unused;
u4 size; /* count of items ofthe indicated type */
u4 offset; /* file offset tothe start of data */
}DexMapItem;
DexMapItem结构定义每一项的数据意义:类型、类型个数、类型开始位置。其中的类型定义如下:
/*map item type codes */
enum{
kDexTypeHeaderItem = 0x0000,
kDexTypeStringIdItem = 0x0001,
kDexTypeTypeIdItem = 0x0002,
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