Smali代码语法

Posted 2021-02-12 hilfloser

Smali是什么？

简介

Smali支持注解、调试信息、行数信息等基本Java的基本特性，可以说是很接近Java编译在JVM上的中间语言了，一般用来做android程序的逆向工程

由于Smali是用于Dalvik和Art（Android虚拟机）的反汇编程序实现

APK文件>dex文件>smali文件>修改代码

所以smali语言是Dalvik的反汇编语言

B---byte
C---char
D---double
F---float
I---int
J---long
S---short
V---void
Z---boolean
[XXX---array
Lxxx/yyy---object

这里解析下最后两项，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；对象的表示则以L作为开头，格式是LpackageName/objectName;（注意必须有个分号跟在最后），例如String对象在smali中为：Ljava/lang/String;，其中java/lang对应java.lang包，String就是定义在该包中的一个对象。

或许有人问，既然类是用LpackageName/objectName;来表示，那类里面的内部类又如何在smali中引用呢？答案是：LpackageName/objectName$subObjectName;。也就是在内部类前加“$”符号
二、函数的定义

函数的定义一般为：

Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3...)Return-Type

参数与参数之间没有任何分隔符：

1. foo ()V

>>>>void foo()。

2. foo (III)Z

>>>>boolean foo(int, int, int)。

3. foo (Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;

>>>>String foo (boolean, int[], int[], String, long)

 

    Smali 格式结构

 .class <访问权限> [修饰关键字] <类名>.super <父类名>.source <源文件名>

 1 .class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity; #是com.disney.WMW这个package下的一个类
 2 .super Lcom/disney/common/BaseActivity;#继承自com.disney.common.BaseActivity
 3 .source "WMWActivity.java"    #这是一个由WMWActivity.java编译得到的smali文件
 4  
 5 # interfaces接口信息
 6 .implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;#这个WMWActivity实现了一个com.burstly.lib.ui这个package下（一个广告SDK）的IBurstyAdListener接口。
 7  
 8 # annotations内部类
 9 .annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses;
10     value = {#有两个成员内部类
11         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,
12         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;
13     }
14 .end annotation
15  

由此可以的出源java文件

class WMWActivity extends BaseActivity implements IBurstlyAdListener{
    //...             继承                 接口
    class MessageHandler {
        //...
    }
    class FinishActivityArgs{
        //...
    }
}

 

# static fields静态域         
.field private static final PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String; = "installationId"
# instance fields实例域
.field private _activityPackageName:Ljava/lang/String;

static fields和instance fields均为成员变量

instance field 是对象的变量，每一个这个类的对象都会有一个该instance field 
 #static fields

    .field <访问权限> static [修饰关键字] <字段名>:<字段类型>

   baksmali 在生成 Smali 文件时，会在静态字段声明的起始处添加“static fields”注释，Smali 文件中的注释与 Dalvik 语法一样，也是以井号“#”开头。“.field”指令后面跟着的是访问权限，可以是 public、private、protected 之一。修饰关键字描述了字段的其它属性，如synthetic。指令的最后是字段名与字段类型，使用冒号“:”分隔，语法上与 Dalvik 也是一样的。实例字段的声明与静态字段类似，只是少了 static 关键字，它的格式如下。

    #instance fields

    .field <访问权限> [修饰关键字] <字段名>:<字段类型>

比如以下的实例字段声明。

 

1   #instance fields
2   .field private btn:Landroid/widget/Button;

第 1 行的“instance fields”是 baksmali 生成的注释，第 2 行表示一个私有字段 btn，它的类型为“Landroid/widget/Button;”。如果一个类中含有方法，那么类中必然会有相关方法的反汇编代码，Smali 文件中方法的声明使用“.method”指令。方法有直接方法与虚方法两种。直接方法的声明格式如下。

   #direct methods

    .method <访问权限> [修饰关键字] <方法原型>

   <.locals>

   [.parameter]

   [.prologue]

   [.line]

   <代码体>

    .end method 

举例：

# direct methods   private函数

    .method static constructor <clinit>()V
        .locals 3 #在这个函数中最少要用到的本地寄存器的个数
     
        .prologue
        //...
     
        return-void
    .end method
     
    .method public constructor <init>()V
        .locals 3
     
        .prologue
        //...
     
        return-void
    .end method

 

“direct methods”是 baksmali 添加的注释，访问权限和修饰关键字与字段的描述相同，方法原型描述了方法的名称、参数与返回值。“.locals ”指定了使用的局部变量的个数。“.parameter”指定了方法的参数，与 Dalvik 语法中使用“.parameters”指定参数个数不同，每个“.parameter”指令表明使用一个参数，比如方法中有使用到 3 个参数，那么就会出现3 条“.parameter”指令。“.prologue”指定了代码的开始处，混淆过的代码可能去掉了该指令。“.line”指定了该处指令在源代码中的行号，同样的，混淆过的代码可能去除了行号信息。

   虚方法的声明与直接方法相同，只是起始处的注释为“virtual methods”。如果一个类实现了接口，会在 smali 文件中使用“.implements”指令指出。相应的格式声明如下。

#interfaces

  .implements <接口名> 

  “#interfaces”是 baksmali 添加的接口注释，“.implements”是接口关键字，后面的接口名是 DexClassDef 结构中 interfacesOff 字段指定的内容。如果一个类使用了注解，会在 smali 文件中使用“.annotation”指令指出。注解的格式声明如下。

   #annotations

   .annotation [注解属性] <注解类名>

   [注解字段=值]

   .endannotation 

注解的作用范围可以是类、方法或字段。如果注解的作用范围是类，“.annotation”指令会直接定义在 smali 文件中，如果是方法或字段，“.annotation”指令则会包含在方法或字段定义中。例如下面的代码。   

   #instance fields

   .field public sayWhat:Ljava/lang/String;

   .annotation runtime LMyAnnoField;

    info="Hellomyfriend"

   .end annotation

   .end field 

实例字段 sayWhat 为 String 类型，它使用了 MyAnnoField 注解，注解字段 info 值为“Hellomyfriend”。将其转换为 Java 代码为：

 @MyAnnoField(info="Hellomyfriend")

     public String sayWhat;

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

 

 

虚方法的声明与直接方法相同，只是起始处的注释为“virtual methods”。如果一个类实现了接口，会在 smali 文件中使用“.implements”指令指出。

 Lpackage/name/ObjectName;->MethodName(III)Z

 

第一部分Lpackage/name/ObjectName;用于声明具体的类型，以便JVM寻找

第二部分MethodName(III)Z，其中MethodName为具体的方法名，()中的字符，表示了参数数量和类型，即3个int型参数，Z为返回值的类型，即返回Boolean类型

寄存器声明及使用

.method private test(I)V
    .registers 4  # 声明总共需要使用4个寄存器

    const-string v0, "LOG"  # 将v0寄存器赋值为字符串常量"LOG"

    move v1, p1  # 将int型参数的值赋给v1寄存器

    return-void
.end method

结合Dalvik常用的指令进行操作，即可实现一些需要的功能

那么，如何确定需要使用的寄存器的个数？

由于非static方法，需要占用一个寄存器以保存this指针，那么这类方法的寄存器个数，最低就为1，如果还需要处理传入的参数，则需要再次叠加，此时还需要考虑Double和Float这种需要占用两个寄存器的参数类型，举例来看：

如果一个Java方法声明如下：

myMethod(int p1, float p2, boolean p3)

那么对应的Smali则为：

method LMyObject;->myMethod(IJZ)V

此时，寄存器的对应情况如下：
寄存器名称     对应的引用
p0     this
p1     int型的p1参数
p2, p3     float型的p2参数
p4     boolean型的p3参数

那么最少需要的寄存器个数则为：5

如果方法体内含有常量、变量等定义，则需要根据情况增加寄存器个数，数量只要满足需求，保证需要获取的值不被后面的赋值冲掉即可，方法有：存入类中的字段中（存入后，寄存器可被重新赋值），或者长期占用一个寄存器
Dalvik指令集

如果需要使用Smali编写程序，还需要掌握常用的Dalvik虚拟机指令，其合集称为Dalvik指令集。这些指令有点类似x86汇编的指令，但指令更多，使用也非常简单方便。最详尽的介绍，可以参考Android官方的Dalvik相关文档：https://source.android.com/devices/tech/dalvik/dalvik-bytecode#instructions

一般的指令格式为：[op]-[type](可选)/[位宽，默认4位] [目标寄存器],[源寄存器](可选)，比如：move v1,v2，move-wide/from16 v1,v2

这里也列举一些常用的指令，并结合Smali进行说明：

    移位操作：

此类操作常用于赋值

 

- 返回操作：

用于返回值，对应Java中的return语句

 

- 常量操作：

用于声明常量，比如字符串常量（仅声明，String a = “abc”这种语句包含声明和赋值）

 

- 调用操作：

用于调用方法，基本格式：invoke-kind {vC, vD, vE, vF, vG}, [email protected]，其中，BBBB代表方法引用（参见上面介绍的方法定义及调用），vC~G为需要的参数，根据顺序一一对应

 

- 判断操作：

判断操作用来比较一个寄存器中的值，是否与目标寄存器中的值相等或不等，对应Java中的if语句，格式为：if-[test] v1,v2, [condition]，其衍生操作还有专门与0进行比较的if-[test]z v1, [condition]，其中[condition]为符合判断结果后的跳转条件，需要提前定义好。判断操作也通常和goto配合使用，用来实现循环或者if-else语句

 

if-eq vA, VB, cond_** 如果vA等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA==vB)
if-ne vA, VB, cond_** 如果vA不等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA!=vB)
if-lt vA, VB, cond_** 如果vA小于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA<vB)
if-le vA, VB, cond_** 如果vA小于等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA<=vB)
if-gt vA, VB, cond_** 如果vA大于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA>vB)
if-ge vA, VB, cond_** 如果vA大于等于vB则跳转到cond_**。相当于if (vA>=vB)
 
if-eqz vA, :cond_** 如果vA等于0则跳转到:cond_** 相当于if (VA==0)
if-nez vA, :cond_** 如果vA不等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA!=0)
if-ltz vA, :cond_** 如果vA小于0则跳转到:cond_**相当于if (VA<0)
if-lez vA, :cond_** 如果vA小于等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA<=0)
if-gtz vA, :cond_** 如果vA大于0则跳转到:cond_**相当于if (VA>0)
if-gez vA, :cond_** 如果vA大于等于0则跳转到:cond_**相当于if (VA>=0)

 

需要注意的是，在Java中编写的if语句，往往在对应的Smali中，会变成相反的判断逻辑，如下面所示：

 1     private void test() {
 2         int a = 0;
 3         int b = 1;
 4         String result;
 5         if (a > b) {
 6             result = "a great than b";
 7         } else {
 8             result = "a less than or equals b";
 9         }
10     }

 

上面的Java代码逻辑很简单——一个很简单的if语句，为了在Smali中看的更清楚，我只做了字符串赋值操作。下面是对应的Smali代码：

 1 .method private test()V
 2     .registers 4
 3 
 4     .line 24
 5     const/4 v0, 0x0
 6 
 7     .line 25
 8     .local v0, "a":I
 9     const/4 v1, 0x1
10 
11     .line 27
12     .local v1, "b":I
13     if-le v0, v1, :cond_7
14 
15     .line 28
16     const-string v2, "a great than b"
17 
18     .line 28
19     .local v2, "result":Ljava/lang/String;
20     goto :goto_9
21 
22     .line 30
23     .end local v2    # "result":Ljava/lang/String;
24     :cond_7
25     const-string v2, "a less than or equals b"
26 
27     .line 32
28     .restart local v2    # "result":Ljava/lang/String;
29     :goto_9
30     return-void
31 .end method

 

 

仔细观察可以发现：

 

if判断

    属性操作：

属性操作的分为：取值（get）和赋值（put）

目标类型分为：数组（array）、实例（instance）和静态（static）三种，对应的缩写前缀就是a、i、s

长度类型分为：默认（什么都不写）、wide（宽，64位）、object（对象）、boolean、byte、char、short（后面几种就不解释了，和Java一致）

指令格式：[指令名] [源寄存器], [目标字段所在对象寄存器], [字段指针]，示例代码如下，操作是为int型的类成员变量mIntA赋值为100：

1 const/16 v0, 0x64
2 
3 iput v0, p0, Lcom/coderyuan/smali/MainActivity;->mIntA:I

 

下面列出用于实例字段的指令，其中i都可以换成a或者s，分别用于操作数组字段或者静态字段

 

举例：

以下Java代码是进行的是最基本的类成员变量的赋值、取值操作

   private String mStringA;
   private int mIntA;
   private Activity mActivityA;

   public void fieldTest() {
        mStringA = "Put String to mStringA";
        mIntA = 100;
        mActivityA = this;

        int len = mStringA.length();
    }

 

 
对应的Smali代码如下：

# instance fields
.field private mActivityA:Landroid/app/Activity;

.field private mIntA:I

.field private mStringA:Ljava/lang/String;

# virtual methods
.method public fieldTest()V
    .registers 2

    .line 55
    const-string v0, "Put String to mStringA"

    iput-object v0, p0, Lcom/coderyuan/smali/MainActivity;->mStringA:Ljava/lang/String;

    .line 56
    const/16 v0, 0x64

    iput v0, p0, Lcom/coderyuan/smali/MainActivity;->mIntA:I

    .line 57
    iput-object p0, p0, Lcom/coderyuan/smali/MainActivity;->mActivityA:Landroid/app/Activity;

    .line 59
    iget-object v0, p0, Lcom/coderyuan/smali/MainActivity;->mStringA:Ljava/lang/String;

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/String;->length()I

    move-result v0

    .line 60
    .local v0, "len":I
    return-void
.end method

 

根据Java和Smali代码的对比，值得注意的是，Smali获取类成员变量的方法，比较接近函数调用，只不过没有函数调用时的参数

    其他指令：

 

 

 

参考：https://blog.csdn.net/yuanguozhengjust/article/details/80493963

　　　https://www.52pojie.cn/thread-687375-1-2.html