Smali —— 基本語法
通過上一篇 Smali 語法解析——Hello World 的學習,了解了 Smali
文件的基本格式。這一篇從最基本的數學運算,條件判斷,循環等開始,更加詳細的了解 Smali 語法。
數學運算
加法
先看源文件:
public class BaseSmali {
private float add() {
int a = 1;
float b = 1.5f;
return a + b;
}
}
通過 javac
dx
和 baksmali
工具生成對應的 smali 文件,具體方法在 上一篇 中有所介紹。我們看一下生成的 smali 文件:
.class public LBaseSmali;
.super Ljava/lang/Object;
.source "BaseSmali.java"
# direct methods
.method public constructor <init>()V
.registers 1
.prologue
.line 1
invoke-direct {p0}, Ljava/lang/Object;-><init>()V
return-void
.end method
.method private add()F
.registers 3 // 使用 3 個寄存器
.prologue
.line 5
const/4 v0, 0x1 // 將 0x1 放入 v0
.line 6
const/high16 v1, 0x3fc00000 # 1.5f 將 1.5f 放入 v1
.line 7
int-to-float v0, v0 // 將 v0 中的 int 值強轉為 float 再存入 v0
add-float/2addr v0, v1 // 將 v0 和 v1 中的值相加再存入 v0
return v0 // 返回 v0 中的值
.end method
代碼邏輯很簡單,可以看到 int
值和 float
值相加的過程中會先將 int
值強轉為 float
,再進行加法。這里用到了數據定義,強轉,加法三種 smali 語法。
數據定義指令
Dalvik 虛擬機中每個寄存器都是 32 位的。int
等 4字節表示的數據類型一個寄存器就可以表示,而 double
等 64 位的數據類型則需要兩個寄存器來表示。數據定義指令用到的基本字節碼是 const
,一般帶 -wide
后綴表示的是 64 位數據,不帶 -wide
后綴則是 32 位數據。上面的例子中定義了 兩種基本數據類型。 const/4 v0, 0x1
表示將數值 0x1 擴展為 32 位之后賦給寄存器 v0。const/high16 v1, 0x3fc00000
,表示將 0x3fc00000
右邊零擴展至 32 位賦給寄存器 v1。0x3fc00000
是 1.5f
在內存中的表示,如果你了解 float
數值在內存中的表示方法的話,就會理解這里為什么要右邊零擴展了。不理解的話可以閱讀我的文章,先挖一個坑吧,還沒有寫 。下面介紹一些常見的數據定義指令(來自官網):
語法 | 參數 | 說明 |
---|---|---|
const/4 vA, #+B |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(8 位) |
將給定的字面值(符號擴展為 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const/16 vAA, #+BBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(16 位) |
將給定的字面值(符號擴展為 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const vAA, #+BBBBBBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 任意 32 位常量 |
將給定的字面值移到指定的寄存器中。 |
const/high16 vAA, #+BBBB0000 |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(16 位) |
將給定的字面值(右零擴展為 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const-wide/16 vAA, #+BBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(16 位) |
將給定的字面值(符號擴展為 64 位)移到指定的寄存器對中。 |
const-wide/32 vAA, #+BBBBBBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(32 位) |
將給定的字面值(符號擴展為 64 位)移到指定的寄存器對中。 |
const-wide vAA, #+BBBBBBBBBBBBBBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 任意雙字寬度(64 位)常量 |
將給定的字面值移到指定的寄存器對中。 |
const-wide/high16 vAA, #+BBBB000000000000 |
A: 目標寄存器(8 位) B: 有符號整數(16 位) |
將給定的字面值(右零擴展為 64 位)移到指定的寄存器對中。 |
const-string vAA, string@BBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 字符串索引 |
將通過給定的索引獲取的字符串引用移到指定的寄存器中。 |
const-string/jumbo vAA, string@BBBBBBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 字符串索引 |
將通過給定的索引獲取的字符串引用移到指定的寄存器中。 |
const-class vAA, type@BBBB |
A: 目標寄存器(8 位) B: 類型索引 |
將通過給定的索引獲取的類引用移到指定的寄存器中。如果指定的類型是原始類型,則將存儲對原始類型的退化類的引用。 |
強轉指令
強轉的語法比較簡單,直接看官網截圖:
除了常見的基本類型之間的強制轉換,還有 neg
求補,not
求反,也同樣適用這一語法。
加法指令
add-float/2addr v0, v1 // 將 v0 和 v1 中的值相加再存入 v0
加法指令還有一種三個參數的寫法,如下所示:
add-float v0, v1, v2 // 將 v1 和 v2 中的值相加再存入 v0
這里的 float
可以替換為其他基本數據類型, add
也可以替換為其他數學運算操作。同樣,還是用過官網截圖來了解一下支持的運算語法:
一個加法延伸出來不少知識,看到這里,不知道你有沒有一個疑問,想想最初的 java 源代碼:
private float add() {
int a = 1;
float b = 1.5f;
return a + b;
}
代碼中定義了兩個變量 a
和 b
,可是 smali 中的這兩個變量呢?虛擬機中的編譯器,不論是 JVM 還是 DVM,都會竭盡所能的在編譯階段對代碼進行優化以提升運行速度。a
和 b
這兩個變量在 add()
方法中并不是必須存在的,所以 DVM 不會浪費時間和空間再去申明這兩個變量。如果變量 b
也是 int
類型的話,DVM 甚至連加法都會省略,直接返回 a+b
的數值,大家可以動手試一下。那么,如果在學習過程中想了解每一句代碼的 smali 指令該怎么辦呢?使用 IDEA
的 java2smali
插件,就不會存在這些優化了。
減法
源代碼:
private double sub(){
int a = 1;
double b = 2.5;
return a-b;
}
Smali 代碼:
.method private sub()D
.registers 5
.prologue
.line 11
const/4 v0, 0x1
.line 12
const-wide/high16 v2, 0x4004000000000000L # 2.5
.line 13
int-to-double v0, v0
sub-double/2addr v0, v2
return-wide v0
.end method
減法指令用 sub
表示。
另外這里要注意的是 const-wide
和 return-wide
,添加了 -wide
后綴的操作符表示的是 64
位數據類型。上面例子中定義了 double
類型常量,返回值也是 double
類型。
乘法
源代碼:
private double mul(){
float a = 1.5f;
double b = 2;
return a * b;
}
Smali 代碼:
.method private mul()D
.registers 5
.prologue
.line 17
const/high16 v0, 0x3fc00000 # 1.5f
.line 18
const-wide/high16 v2, 0x4000000000000000L # 2.0
.line 19
float-to-double v0, v0
mul-double/2addr v0, v2
return-wide v0
.end method
乘法指令用 mul
表示
除法
源代碼:
private int div() {
int a = 3;
int b = 2;
int c = a / b;
return c;
}
Smali 代碼:
.method private div()I
.registers 2
.prologue
.line 23
.line 25
const/4 v0, 0x1
.line 26
return v0
.end method
顯然,編譯器對這段代碼進行了優化,提前計算了 3/2
,在 div()
方法中直接返回結果。我們在通過 java2smali
插件看一下未經優化的 Smali 代碼:
.method private div()I
.registers 4
.prologue
.line 28
const/4 v0, 0x3
.line 29
.local v0, "a":I
const/4 v1, 0x2
.line 30
.local v1, "b":I
div-int v2, v0, v1
.line 31
.local v2, "c":I
return v2
.end method
可以看到除法指令用 div
表示
布爾運算
源代碼:
private boolean bool(boolean a, boolean b,boolean c) {
return a && b || c;
}
Smali 代碼:
.method private bool(ZZZ)Z
.registers 5
.prologue
.line 35
if-eqz p1, :cond_4 // 如果 p1 = 0, 跳至 cond_4 處
if-nez p2, :cond_6 // 如果 p2 != 0,跳至 cond_6 處
:cond_4
if-eqz p3, :cond_8 // 如果 p3 = 0,跳至 cond_8 處
:cond_6
const/4 v0, 0x1 // 將 0x1 賦給 v0
:goto_7
return v0 // 返回 v0 的值
:cond_8
const/4 v0, 0x0 // 將 0x1 賦給 v0
goto :goto_7 // 跳至 goto_7 處
.end method
布爾運算在 smali
中被轉化為一系列的條件判斷加指令跳轉。上面例子中使用了兩種跳轉指令,if
判斷之后的條件跳轉和 goto
表示的無條件跳轉,表示從當前地址跳轉到指定的偏移處。條件判斷指令在后面會具體羅列。
好像還沒提到過參數寄存器,這里用到三個參數寄存器,p1
p2
p3
,再加上一個局部變量寄存器 v0
,看起來只用了四個寄存器,但是 .registers 5
卻告訴我們這個方法用了五個寄存器,往上翻翻之前的 Smali 代碼,你會發現,都無緣無故 “消失” 了一個寄存器。其實那是 p0
寄存器,函數被調用時會傳入一個隱式的對當前對象的引用,存儲在 p0
寄存器當中。
其他運算
源代碼:
private void other(int a) {
int or = a | 1;
int and = a & 1;
int right = a >> 2;
int left = a << 2;
int mod = a % 2;
}
Smali 代碼:
.method private other(I)V
.registers 3
.prologue
.line 39
or-int/lit8 v0, p1, 0x1
.line 40
and-int/lit8 v0, p1, 0x1
.line 41
shr-int/lit8 v0, p1, 0x2
.line 42
shl-int/lit8 v0, p1, 0x2
.line 43
rem-int/lit8 v0, p1, 0x2
.line 44
return-void
.end method
or
或 ,and
與 , shr
右移 , shl
左移 , rem
取模
條件判斷
條件判斷在之前的布爾運算中已經演示過,這里羅列一些具體的判斷指令:
指令 | 說明 |
---|---|
if-eq vA, vB, +CCCC | 如果 vA=vB,跳轉指定偏移量 |
if-ne | vA != vB |
if-lt | vA < vB |
if-ge | vA >= vB |
if-gt | vA > vB |
if-le | vA <= vB |
if-eqz vA, +BBBB | vA = 0 |
if-nez | vA != 0 |
if-ltz | vA < 0 |
if-gez | vA >= 0 |
if-gtz | vA > 0 |
if-lez | vA <= 0 |
循環
源代碼:
private void loop(){
for (int i=0;i<10;i++){
System.out.println(i);
}
}
Smali 代碼:
.method private loop()V
.registers 3
.prologue
.line 47
const/4 v0, 0x0 // v0 = 0
:goto_1
const/16 v1, 0xa // v1 = 10
if-ge v0, v1, :cond_d // 如果 v0 >= v1,跳至 cond_d 處
.line 48
sget-object v1, Ljava/lang/System;->out:Ljava/io/PrintStream;
invoke-virtual {v1, v0}, Ljava/io/PrintStream;->println(I)V
.line 47
add-int/lit8 v0, v0, 0x1 // v0++
goto :goto_1 // 跳轉至 goto_1 處
.line 50
:cond_d
return-void
.end method
顯然,循環也是通過條件判斷和指令跳轉來完成的。
本節中學習了 Smali 的數學運算,條件判斷和循環的語法,也基本涵蓋了大部分的 Smali 基本語法。下一篇學習 Smali 中類的用法。 傳送門:Smali 語法解析 —— 類
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