SMALI語法入門教程


SMALI語法入門教程

安卓修改大師可以對任何沒有加固過的APK安裝包進行反編譯,如果要實現破解或者增加功能,需要您有一定的SMALI語法基礎。對安卓進行源代碼級別的修改必須要在反編譯生成的SMALI代碼中進行修改。本教程是SMALI初級入門教程,請大家仔細研讀。這部分涉及的內容比較多,我會盡量從最基礎開始說起,但需要讀者一定的Android開發基礎。但注意可能講解詳細得令人作嘔,請根據個人理解程度斟酌。

APK、Dalvik字節碼和smali文件

APK文件

大家都應該知道APK文件其實就是一個MIME為ZIP的壓縮包,我們修改ZIP后綴名方式可以看到內部的文件結構,例如修改后綴后用RAR打開鱷魚小頑皮APK能看到的是(Google Play下載的完整版版本):

Where's My Water.zipasset\                        <資源目錄1:asset和res都是資源目錄但有所區別,見下面說明>
lib\                             <so庫存放位置,一般由NDK編譯得到,常見於使用游戲引擎或JNI native調用的工程中>
|---armeabi\                |---<so庫文件分為不同的CPU架構>
|---armeabi-v7aMETA-INF\                  <存放工程一些屬性文件,例如Manifest.MF>
res\                           <資源目錄2:asset和res都是資源目錄但有所區別,見下面說明> 
|---drawable\               |---<圖片和對應的xml資源>
|---layout\                   |---<定義布局的xml資源>
|---... 
AndroidManifest.xml     <Android工程的基礎配置屬性文件>
classes.dex                 <Java代碼編譯得到的Dalvik VM能直接執行的文件,下面有介紹>
resources.arsc             <對res目錄下的資源的一個索引文件,保存了原工程中strings.xml等文件內容>

無關緊要的備注:asset和res資源目錄的不同在於:

1. res目錄下的資源文件在編譯時會自動生成索引文件(R.java),在Java代碼中用R.xxx.yyy來引用;而asset目錄下的資源文件不需要生成索引,在Java代碼中需要用AssetManager來訪問;

2. 一般來說,除了音頻和視頻資源(需要放在raw或asset下),使用Java開發的Android工程使用到的資源文件都會放在res下;使用C++游戲引擎(或使用Lua binding等)的資源文件均需要放在asset下。

 因為Where's My Water是使用迪斯尼公司自家的DMO游戲引擎開發,所以游戲中用到的所有資源文件都存放在asset下,除了應用圖標這些資源仍需要放在res下。

Dalvik字節碼

Dalvik是google專門為Android操作系統設計的一個虛擬機,經過深度的優化。雖然Android上的程序是使用java來開發的,但是Dalvik和標准的java虛擬機JVM還是兩回事。Dalvik VM是基於寄存器的,而JVM是基於棧的;Dalvik有專屬的文件執行格式dex(dalvik executable),而JVM則執行的是java字節碼。Dalvik VM比JVM速度更快,占用空間更少。

通過Dalvik的字節碼我們不能直接看到原來的邏輯代碼,這時需要借助如Apktool或dex2jar+jd-gui工具來幫助查看。但是,注意的是最終我們修改APK需要操作的文件是.smali文件,而不是導出來的Java文件重新編譯(況且這基本上不可能)。

smali文件

好了,對Dalvik有一定認識后,下面介紹重點:smali,及其語法。

簡單的說,smali就是Dalvik VM內部執行的核心代碼。它有自己的一套語法,下面即將介紹,如果有JNI開發經驗的童鞋則能夠很快明白。

一、smali的數據類型

在smali中,數據類型和Android中的一樣,只是對應的符號有變化:

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

這里解析下最后兩項,數組的表示方式是:在基本類型前加上前中括號“[”,例如int數組和float數組分別表示為:[I、[F;對象的表示則以L作為開頭,格式是LpackageName/objectName;(注意必須有個分號跟在最后),例如String對象在smali中為:Ljava/lang/String;,其中java/lang對應java.lang包,String就是定義在該包中的一個對象。

 

或許有人問,既然類是用LpackageName/objectName;來表示,那類里面的內部類又如何在smali中引用呢?答案是:LpackageName/objectName$subObjectName;。也就是在內部類前加“$”符號,關於“$”符號更多的規則將在后面談到。

二、函數的定義

函數的定義一般為:

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

注意參數與參數之間沒有任何分隔符,同樣舉幾個例子就容易明白了:

     1. foo ()V

         沒錯,這就是void foo()。

     2. foo (III)Z

         這個則是boolean foo(int, int, int)。

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

         看出來這是String foo (boolean, int[], int[], String, long了嗎?

   

三、smali文件內容具體介紹

下面開始進一步分析smali中的具體例子,取鱷魚小頑皮中的WMWActivity.smali來分析(怎么獲得請參考下一節的APK反編譯之二:工具介紹,暫時先介紹smali語法),它的內容大概是這樣子的:view plain

copy

  1. .class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity;   

  2. .super Lcom/disney/common/BaseActivity;  

  3. .source "WMWActivity.java"  

  4.    

  5. # interfaces  

  6. .implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;  

  7.    

  8. # annotations  

  9. .annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses;  

  10.     value = {  

  11.         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,  

  12.         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;  

  13.     }  

  14. .end annotation  

  15.    

  16.    

  17. # static fields  

  18. .field private static final PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String; = "installationId"  

  19. //...  

  20.    

  21.    

  22. # instance fields  

  23. .field private _activityPackageName:Ljava/lang/String;  

  24. //...  

  25.    

  26.    

  27. # direct methods  

  28. .method static constructor <clinit>()V  

  29.     .locals 3  

  30.    

  31.     .prologue  

  32.     //...  

  33.    

  34.     return-void  

  35. .end method  

  36.    

  37. .method public constructor <init>()V  

  38.     .locals 3  

  39.    

  40.     .prologue  

  41.     //...  

  42.    

  43.     return-void  

  44. .end method  

  45.    

  46. .method static synthetic access$100(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)V  

  47.     .locals 0  

  48.     .parameter "x0"  

  49.    

  50.     .prologue  

  51.     .line 37  

  52.     invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->initIap()V  

  53.    

  54.     return-void  

  55. .end method  

  56.    

  57. .method static synthetic access$200(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)Lcom/disney/common/WMWView;  

  58.     .locals 1  

  59.     .parameter "x0"  

  60.    

  61.     .prologue  

  62.     .line 37  

  63.     iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;  

  64.    

  65.     return-object v0  

  66. .end method  

  67.    

  68. //...  

  69.    

  70. #virtual methods  

  71. .method public captureScreen()V  

  72.     .locals 4  

  73.    

  74.     .prologue  

  75.     //...  

  76.    

  77.     goto :goto_0  

  78. .end method  

  79.    

  80. .method public didScreenCaptured()V  

  81.     .locals 6  

  82.    

  83.     .prologue  

  84.     //...  

  85.    

  86.     goto :goto_0  

  87. .end method  

看得一頭霧水的話那是正常的。現在我將逐一解析,理解這些符號的含義令你在后面注入代碼的時候事半功倍

 1、smali中的繼承、接口、包信息

      首先看看開頭的幾行:

 

  1. .class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity; 

  2. .super Lcom/disney/common/BaseActivity;

  3. .source "WMWActivity.java"

  4.  

  5. # interfaces

  6.  .implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;

  7.  

  8. # annotations

  9. .annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses;

  10.      value = {

  11.         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,

  12.         Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;

  13.     }

  14.  .end annotation

1-3行定義的是基本信息:這是一個由WMWActivity.java編譯得到的smali文件(第3行),它是com.disney.WMW這個package下的一個類(第1行),繼承自com.disney.common.BaseActivity(第2行)。

5-6行定義的是接口信息:這個WMWActivity實現了一個com.burstly.lib.ui這個package下(一個廣告SDK)的IBurstyAdListener接口。

8-14行定義的則是內部類:它有兩個成員內部類——MessageHandler和FinishActivityArgs,內部類將在后面小節中會有提及。 

分析完smali文件開頭的這些信息,我們已經能在大腦中構造出一個大概這樣的Java文件: 

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

沒錯,這就是本來WMWActivity.java的大概框架了,成員變量和函數信息?別急,下面正要分析。        

在繼續分析之前,有些東西需要先說明一下。前面說過,Dalvik VM與JVM的最大的區別之一就是Dalvik VM是基於寄存器的。基於寄存器是什么意思呢?也就是說,在smali里的所有操作都必須經過寄存器來進行:本地寄存器用v開頭數字結尾的符號來表示,如v0、v1、v2、...參數寄存器則使用p開頭數字結尾的符號來表示,如p0、p1、p2、...特別注意的是,p0不一定是函數中的第一個參數,在非static函數中,p0代指“this”,p1表示函數的第一個參數,p2代表函數中的第二個參數…而在static函數中p0才對應第一個參數(因為Java的static方法中沒有this方法)。本地寄存器沒有限制,理論上是可以任意使用的,下面是例子:

const/4 v0, 0x0  
iput-boolean v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->isRunning:Z

      在上面的兩句中,使用了v0本地寄存器,並把值0x0存到v0中,然后第二句用iput-boolean這個指令把v0中的值存放到com.disney.WMW.WMWActivity.isRunning這個成員變量中。即相當於:this.isRunning = false;(上面說過,在非static函數中p0代表的是“this”,在這里就是com.disney.WMW.WMWActivity實例)。關於這兩句話的具體指令和含義暫可不用理會,先把Dalvik VM的機制弄明白就可以了,其實語法上和匯編語言非常相似,具體的指令會在后面逐一介紹。

2、smali中的成員變量

下面繼續介紹有關成員變量的內容:

.field private static final PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String; = "installationId"
//...

# instance fields
.field private _activityPackageName:Ljava/lang/String;
//...

上面定義的static fields和instance fields均為成員變量,格式是:.field public/private [static] [final] varName:<類型>。然而static fields和instance fields還是有區別的,當然區別很明顯,那就是static fields是static的,而instance則不是。根據這個區別來獲取這些不同的成員變量時也有不同的指令。一般來說,獲取的指令有: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。沒有“-object”后綴的表示操作的成員變量對象是基本數據類型,帶“-object”表示操作的成員變量是對象類型,特別地,boolean類型則使用帶“-boolean”的指令操作。 

(1)、獲取static fields的指令類似是:opy

sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;

sget-object就是用來獲取變量值並保存到緊接着的參數的寄存器中,在這里,把上面出現的PREFS_INSTALLATION_ID這個String成員變量獲取並放到v0這個寄存器中,注意:前面需要該變量所屬的類的類型,后面需要加一個冒號和該成員變量的類型,中間是“->”表示所屬關系

 

(2)、獲取instance fields的指令與static fields的基本一樣,只是由於不是static變量,不能僅僅指出該變量所在類的類型,還需要該變量所在類的實例。看例子:copy

iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;

可以看到iget-object指令比sget-object多了一個參數,就是該變量所在類的實例,在這里就是p0即“this”。 

(3)、獲取array的還有aget和aget-object,指令使用和上述類似,不細述。 

(4)、put指令的使用和get指令是統一的,直接看例子不解釋:view plaincopy

const/4 v3, 0x0  
sput-object v3, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->globalIapHandler:Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;

相當於:this.globalIapHandler = null;(null = 0x0)copy

.local v0, wait:Landroid/os/Message;  
const/4 v1, 0x2  
iput v1, v0, Landroid/os/Message;->what:I

相當於:

wait.what = 0x2;(wait是Message的實例)

3、smali中的函數調用

smali中的函數和成員變量一樣也分為兩種類型,但是不同成員變量中的static和instance之分,而是direct和virtual之分。那么direct method和virtual method有什么區別呢?直白地講,direct method就是private函數,其余的public和protected函數都屬於virtual method。所以在調用函數時,有invoke-direct,invoke-virtual,另外還有invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等幾種不同的指令。當然其實還有invoke-XXX/range 指令的,這是參數多於4個的時候調用的指令,比較少見,了解下即可。

 

(1)、invoke-static:顧名思義就是調用static函數的,因為是static函數,所以比起其他調用少一個參數,例如:

invoke-static {}, Lcom/disney/WMW/UnlockHelper;->unlockCrankypack()Z

 

這里注意到invoke-static后面有一對大括號“{}”,其實是調用該方法的實例+參數列表,由於這個方法既不需參數也是static的,所以{}內為空,再看一個例子:copy

const-string v0, "fmodex"  
invoke-static {v0}, Ljava/lang/System;->loadLibrary(Ljava/lang/String;)V

這個是調用static void System.loadLibrary(String)來加載NDK編譯的so庫用的方法,同樣也是這里v0就是參數"fmodex"了。

(2)、invoke-super:調用父類方法用的指令,在onCreate、onDestroy等方法都能看到,略。

(3)、invoke-direct:調用private函數的,例如:opy

invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getGlobalIapHandler()Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;

這里GlobalPurchaseHandler getGlobalIapHandler()就是定義在WMWActivity中的一個private函數,如果修改smali時錯用invoke-virtual或invoke-static將在回編譯后程序運行時引發一個常見的VerifyError(更多錯誤匯總可參照APK反編譯之番外三:常見錯誤匯總)。

(4)、invoke-virtual:用於調用protected或public函數,同樣注意修改smali時不要錯用invoke-direct或invoke-static,例子:opy

sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->shareHandler:Landroid/os/Handler;  
invoke-virtual {v0, v3}, Landroid/os/Handler;->removeCallbacksAndMessages(Ljava/lang/Object;)V

 這里相信大家都已經明白了,主要搞清楚v0是shareHandler:Landroid/os/Handler,v3是傳遞給removeCallbackAndMessage方法的Ljava/lang/Object參數就可以了。

(5)、invoke-xxxxx/range:當方法的參數多於5個時(含5個),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: copy

invoke-static/range {v0 .. v5}, Lcn/game189/sms/SMS;->checkFee(Ljava/lang/String;Landroid/app/Activity;
Lcn/game189/sms/SMSListener;
Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Z

這個是電信SDK中的付費接口,需要傳遞6個參數,這時候大括號內的參數需要用省略形式,且需要連續(未求證是否需要從v0開始)。      

有人也許注意到,剛才看到的例子都是“調用函數”這個操作而已,貌似沒有取函數返回的結果的操作?

在Java代碼中調用函數和返回函數結果是一條語句完成的,而在smali里則需要分開來完成,在使用上述指令后,如果調用的函數返回非void,那么還需要用到move-result(返回基本數據類型)和move-result-object(返回對象)指令:

const/4 v2, 0x0  
invoke-virtual {p0, v2}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getPreferences(I)Landroid/content/SharedPreferences;  
move-result-object v1

v1保存的就是調用getPreferences(int)方法返回的SharedPreferences實例。view plaincopy

invoke-virtual {v2}, Ljava/lang/String;->length()I  
move-result v2

v2保存的則是調用String.length()返回的整型。

4、smali中函數實體分析

下面開始介紹函數實體,其實沒有什么特別的地方,只是在植入代碼時有一點需要特別注意,舉例說明:

.method protected onDestroy()V  
    .locals 0  
   
    .prologue  
    .line 277  
    invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V  
   
    .line 279  
    return-void  
.end met

這是onDestroy()函數,它的作用大家都知道。首先看到函數內第一句:.local 0,這句話很重要,標明了你在這個函數中最少要用到的本地寄存器的個數。在這里,由於只需要調用一個父類的onDestroy()處理,所以只需要用到p0,所以使用到的本地寄存器數為0。如果不清楚這個規則,很容易在植入代碼后忘記修改.local 的值,那么回編譯后運行時將會得到一個VerifyError錯誤,而且極難發現問題所在。我正是被這個問題困擾了很多次,最后研究發現.local的值有這個規律,於是在文檔查證了一下果然是這個問題。例如我往onDestroy()增加一句:this.existed = true;那么應該改為(注意修改.local的值為1——使用到了v0這一個本地寄存器):opy

.method protected onDestroy()V  
    .locals 1  
   
    .prologue  
    .line 277  
    const/4 v0, 0x1  
   
    iput-boolean v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->exited:Z  
   
    invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V  
   
    .line 279  
    return-void  
.end method

另外注意到.line這個標識,它是標注了該代碼在原Java文件中的行數,它也很有用,想想使用eclipse開發時,遇到錯誤崩潰時,在catLog不是有提示哪個文件哪一行崩潰的么?Dalvik VM運行到.line XX時就將這個值存起來,如果在這一行運行時出錯了,就往catLog輸出這個值,這樣我們就能看到具體是哪一行的問題了。jd-gui這個工具也是通過分析這些信息將smali代碼還原成我們喜聞樂見的Java代碼的。當然,它不是必須的,去掉也沒有關系,只不過為了方便調試還是保留一下吧。


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