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:

int-to-float.png

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：

smali_math.png

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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Smali —— 基本語法

數學運算

加法

數據定義指令

強轉指令

加法指令

減法

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除法

布爾運算

其他運算

條件判斷

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