Smali语法详解

smali文件格式

每个smali文件都由若干条语句组成，所有的语句都遵循着一套语法规则。在smali 文件的头3 行描述了当前类的一些信息，格式如下：

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

打开MainActivity.smali 文件，头3 行代码如下： 

.class public Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;     //指令指定了当前类的类名。
.super Landroid/app/Activity;<span style="white-space:pre">             </span>//指令指定了当前类的父类。
.source "MainActivity.java"<span style="white-space:pre">               </span>//指令指定了当前类的源文件名。

smali文件中字段的声明使用“.field”指令。字段有静态字段与实例字段两种。静态字段的声明格式如下: 

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

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。
# instance fields   //baksmali 生成的注释
.field private btnAnno:Landroid/widget/Button;  //私有字段

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                //添加的注释
.method <访问权限> [ 修饰关键字] < 方法原型>
    <.locals>                 //指定了使用的局部变量的个数
 [.parameter]                   //指定了方法的参数
 [.prologue]                    //指定了代码的开始处，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
<代码体>
.end method

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>        //接口关键字

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]
.end annotation

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: 

# instance fields
.field public sayWhat:Ljava/lang/String;            //String 类型 它使用了 com.droider.anno.MyAnnoField 注解，注解字段info 值为“Hello my friend”
    .annotation runtime Lcom/droider/anno/MyAnnoField;
        info = "Hello my friend"
    .end annotation
.end field

Android 程序中的类

1、内部类 

Java 语言允许在一个类的内部定义另一个类，这种在类中定义的类被称为内部类（Inner Class）。内部类可分为成员内部类、静态嵌套类、方法内部类、匿名内部类。在反编译dex 文件的时候，会为每个类单独生成了一个 smali 文件，内部类作为一个独立的类，它也拥有自己独立的smali 文件，只是内部类的文件名形式为“[外部类]$[内部类].smali ”，例如：

class Outer {
   class Inner{}
}

反编译上述代码后会生成两个文件：Outer.smali 与Outer$Inner.smali。打开文件，代码结构如下： 

.class public Lcom/droider/crackme0502/MainActivity$SNChecker;
.super Ljava/lang/Object;
.source "MainActivity.java"

# annotations
.annotation system Ldalvik/annotation/EnclosingClass;
    value = Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;
.end annotation
.annotation system Ldalvik/annotation/InnerClass;
    accessFlags = 0x1
    name = "SNChecker"
.end annotation

# instance fields
.field private sn:Ljava/lang/String;
.field final synthetic this$0:Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;

# direct methods
.method public constructor
<init>(Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;Ljava/lang/String;)V
……
.end method

# virtual methods
.method public isRegistered()Z
……
.end method

发现它有两个注解定义块“Ldalvik/annotation/EnclosingClass;”与“Ldalvik/annotation/ InnerClass; ”、两个实例字段sn 与this$0 、一个直接方法 init()、一个虚方法isRegistered() 。this$0 是内部类自动保留的一个指向所在外部类的引用。左边的 this 表示为父类的引用，右边的数值0 表示引用的层数。 

2、监听器
Android程序开发中大量使用到了监听器，如Button的点击事件响应OnClickListener、Button的长按事件响应OnLongClickListener、ListView列表项的点击事件响应 OnItemSelected-Listener等。

实例源码以及反编译设置按钮点击事件监听器的代码如下：

public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
       super.onCreate(savedInstanceState);
       setContentView(R.layout.activity_main);

       btnAnno = (Button) findViewById(R.id.btn_annotation);
       btnCheckSN = (Button) findViewById(R.id.btn_checksn);
       edtSN = (EditText) findViewById(R.id.edt_sn);

       btnAnno.setOnClickListener(new OnClickListener() {

           @Override
           public void onClick(View v) {
               getAnnotations();
           }
       });

       btnCheckSN.setOnClickListener(new OnClickListener() {

           @Override
           public void onClick(View v) {
               SNChecker checker = new SNChecker(edtSN.getText().toString());
               String str = checker.isRegistered() ? "注册码正确" : "注册码错误";
               Toast.makeText(MainActivity.this, str, Toast.LENGTH_SHORT).show();
           }
       });

   }

反编译如下：
.method public onCreate(Landroid/os/Bundle;)V
     .locals 2
    .parameter "savedInstanceState"
    ……
    .line 32
    iget-object v0, p0, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;->btnAnno:
    Landroid/widget/Button;
    new-instance v1, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity$1; #新建一个
    MainActivity$1实例
    invoke-direct {v1, p0}, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity$1;
-><init>(Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;)V # 初始化MainActivity$1
实例
    invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/Button;
->setOnClickListener(Landroid/view/View$OnClickListener;)V # 设置按钮点击事件
监听器
    .line 40
    iget-object v0, p0, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;
->btnCheckSN:Landroid/widget/Button;
    new-instance v1, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity$2; #新建一个
MainActivity$2实例
    invoke-direct {v1, p0}, Lcom/droider/crackme0502/MainActivity$2
-><init>(Lcom/droider/crackme0502/MainActivity;)V; # 初始化MainActivity$2实例
    invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/Button;
->setOnClickListener(Landroid/view/View$OnClickListener;)V#设置按钮点击事件
监听器
    .line 50
    return-void
.end method

在MainActivity$1.smali 文件的开头使用了“.implements ”指令指定该类实现了按钮点击事件的监听器接口，因此，这个类实现了它的OnClick()方法，这也是我们在分析程序时关心的地方。另外，程序中的注解与监听器的构造函数都是编译器为我们自己生成的，实际分析过程中不必关心。 

3、注解类

注解是Java 的语言特性，在 Android的开发过程中也得到了广泛的使用。Android系统中涉及到注解的包共有两个：一个是dalvik.annotation；另一个是 android.annotation。

例如：

# annotations
.annotation system Ldalvik/annotation/AnnotationDefault;
    value = .subannotation Lcom/droider/anno/MyAnnoClass;
        value = "MyAnnoClass"
    .end subannotation
.end annotation

除了SuppressLint与TargetApi注解，android.annotation 包还提供了SdkConstant与Widget两个注解，这两个注解在注释中被标记为“@hide”，即在 SDK 中是不可见的。SdkConstant注解指定了SDK中可以被导出的常量字段值，Widget 注解指定了哪些类是 UI类，这两个注解在分析Android程序时基本上碰不到，此处就不去探究了。 

4、自动生成的类

使用 Android SDK 默认生成的工程会自动添加一些类。例如：

public final class R {
    public static final class attr {      //属性
    }
    public static final class dimen {      //尺寸
        public static final int padding_large=0x7f040002;
        public static final int padding_medium=0x7f040001;
        public static final int padding_small=0x7f040000;
    }
    public static final class drawable {    //图片
        public static final int ic_action_search=0x7f020000;
        public static final int ic_launcher=0x7f020001;
    }
    public static final class id {        //id标识
        public static final int btn_annotation=0x7f080000;
        public static final int btn_checksn=0x7f080002;
        public static final int edt_sn=0x7f080001;
        public static final int menu_settings=0x7f080003;
    }
    public static final class layout {    // 布局
        public static final int activity_main=0x7f030000;
    }
    public static final class menu {    // 菜单
        public static final int activity_main=0x7f070000;
    }
    public static final class string {    // 字符串
        public static final int app_name=0x7f050000;
        public static final int hello_world=0x7f050001;
        public static final int menu_settings=0x7f050002;
        public static final int title_activity_main=0x7f050003;
    }
    public static final class style {    // 样式
        public static final int AppTheme=0x7f060000;
    }
}

由于这些资源类都是R 类的内部类，因此它们都会独立生成一个类文件，在反编译出的代码中，可以发现有R.smali、R$attr.smali 、R$dimen.smali、R$drawable.smali、R$id.smali、R$layout.smali、R$menu.smali 、R$string.smali 、R$style.smali 等几个文件。 

阅读smali反编译的代码

smali 文件中的语句特点：

1、循环语句

在 Android开发过程中，常见的循环结构有迭代器循环、for 循环、while循环、do while 循环。我们在编写迭代器循环代码时，一般是如下形式的代码：

Iterator< 对象> <对象名> = <方法返回一个对象列表>;
for (< 对象> <对象名> : <对象列表>) {
[处理单个对象的代码体]
}
或者：
Iterator< 对象> <迭代器> = <方法返回一个迭代器>;
while (<迭代器>.hasNext()) {
 <对象> <对象名> = <迭代器>.next();
[处理单个对象的代码体]
}

.method private iterator()V
    .locals 7
    .prologue
    .line 34
    const-string v4, "activity"
    invoke-virtual {p0, v4}, Lcom/droider/circulate/MainActivity;->
    getSystemService
         (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object;  # 获取ActivityManager
    move-result-object v0
    check-cast v0, Landroid/app/ActivityManager;
    .line 35
    .local v0, activityManager:Landroid/app/ActivityManager;
    invoke-virtual {v0}, Landroid/app/ActivityManager;->getRunningAppProcesses()
    Ljava/util/List;
    move-result-object v2    #正在运行的进程列表
    .line 36
    .local v2, psInfos:Ljava/util/List;,
    "Ljava/util/List<Landroid/app/ActivityManager$RunningAppProcessInfo;>;"
    new-instance v3, Ljava/lang/StringBuilder;  # 新建一个StringBuilder 对象
    invoke-direct {v3}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>()V  # 调用
    StringBuilder 构造函数
    .line 37
    .local v3, sb:Ljava/lang/StringBuilder;
    invoke-interface {v2}, Ljava/util/List;->iterator()Ljava/util/Iterator;
 #获取进程列表的迭代器
    move-result-object v4
    :goto_0 #迭代循环开始
    invoke-interface {v4}, Ljava/util/Iterator;->hasNext()Z #开始迭代
    move-result v5
    if-nez v5, :cond_0  # 如果迭代器不为空就跳走
    .line 40
    invoke-virtual {v3}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/
    String;
    move-result-object v4  # StringBuilder转为字符串
    const/4 v5, 0x0
    invoke-static {p0, v4, v5}, Landroid/widget/Toast;->makeText
         (Landroid/content/Context;Ljava/lang/CharSequence;I)Landroid/
         widget/Toast;
    move-result-object v4
    invoke-virtual {v4}, Landroid/widget/Toast;->show()V # 弹出StringBuilder
    的内容
    .line 41
    return-void  # 方法返回
    .line 37
    :cond_0
    invoke-interface {v4}, Ljava/util/Iterator;->next()Ljava/lang/Object;
    # 循环获取每一项
    move-result-object v1
    check-cast v1, Landroid/app/ActivityManager$RunningAppProcessInfo;
    .line 38
    .local v1, info:Landroid/app/ActivityManager$RunningAppProcessInfo;
    new-instance v5, Ljava/lang/StringBuilder;  # 新建一个临时的StringBuilder
    iget-object v6, v1, Landroid/app/ActivityManager$RunningAppProcessInfo;
        ->processName:Ljava/lang/String;    #获取进程的进程名
    invoke-static {v6}, Ljava/lang/String;->valueOf(Ljava/lang/Object;)
    Ljava/lang/String;
    move-result-object v6
    invoke-direct {v5, v6}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>(Ljava/lang/
    String;)V
    const/16 v6, 0xa #换行符
    invoke-virtual {v5, v6}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(C)Ljava/
    lang/StringBuilder;
    move-result-object v5 # 组合进程名与换行符
    invoke-virtual {v5}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/
    String;
    move-result-object v5
    invoke-virtual {v3, v5}, Ljava/lang/StringBuilder; # 将组合后的字符串添加到
    StringBuilder 末尾
        ->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    goto :goto_0  #跳转到循环开始处
.end method

这段代码的功能是获取正在运行的进程列表，然后使用Toast弹出所有的进程名。 

forCirculate() 方法如下：

.method private forCirculate()V
    .locals 8
    .prologue
    .line 47
    invoke-virtual {p0}, Lcom/droider/circulate/MainActivity;-
        >getApplicationContext()Landroid/content/Context;
    move-result-object v6
    invoke-virtual {v6}, Landroid/content/Context;    #获取PackageManager
        ->getPackageManager()Landroid/content/pm/PackageManager;
    move-result-object v3
    .line 49
    .local v3, pm:Landroid/content/pm/PackageManager;
    const/16 v6, 0x2000
    .line 48
    invoke-virtual {v3, v6}, Landroid/content/pm/PackageManager;
        ->getInstalledApplications(I)Ljava/util/List;  #获取已安装的程序列表
    move-result-object v0
    .line 50
    .local v0, appInfos:Ljava/util/List;,"Ljava/util/List<Landroid/content/pm
    /ApplicationInfo;>;"
    invoke-interface {v0}, Ljava/util/List;->size()I  # 获取列表中ApplicationInfo
    对象的个数
    move-result v5
    .line 51
    .local v5, size:I
    new-instance v4, Ljava/lang/StringBuilder;          # 新建一个
    StringBuilder 对象
    invoke-direct {v4}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>()V  # 调用
    StringBuilder 的构造函数
    .line 52
    .local v4, sb:Ljava/lang/StringBuilder;
    const/4 v1, 0x0

    .local v1, i:I #初始化v1为0
    :goto_0 #循环开始
    if-lt v1, v5, :cond_0   #如果v1小于v5，则跳转到cond_0 标号处
    .line 56
    invoke-virtual {v4}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/
    lang/String;
    move-result-object v6
    const/4 v7, 0x0
    invoke-static {p0, v6, v7}, Landroid/widget/Toast; #构造Toast
        ->makeText(Landroid/content/Context;Ljava/lang/CharSequence;I)
        Landroid/widget/Toast;
    move-result-object v6
    invoke-virtual {v6}, Landroid/widget/Toast;->show()V #显示已安装的程序列表
    .line 57
    return-void  # 方法返回
    .line 53
    :cond_0
    invoke-interface {v0, v1}, Ljava/util/List;->get(I)Ljava/lang/Object;
    # 单个ApplicationInfo
    move-result-object v2
    check-cast v2, Landroid/content/pm/ApplicationInfo;
    .line 54
    .local v2, info:Landroid/content/pm/ApplicationInfo;
    new-instance v6, Ljava/lang/StringBuilder;  # 新建一个临时StringBuilder对象
    iget-object v7, v2, Landroid/content/pm/ApplicationInfo;->packageName:
    Ljava/lang/String;
    invoke-static {v7}, Ljava/lang/String;->valueOf(Ljava/lang/Object;)
    Ljava/lang/String;
    move-result-object v7  # 包名
    invoke-direct {v6, v7}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>(Ljava/lang/
    String;)V
    const/16 v7, 0xa #换行符
    invoke-virtual {v6, v7}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(C)Ljava/
    lang/StringBuilder;
    move-result-object v6  # 组合包名与换行符
    invoke-virtual {v6}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang
    /String; #转换为字符串
    move-result-object v6
    invoke-virtual {v4, v6}, Ljava/lang/StringBuilder;-
        >append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  # 添加到循环外        的StringBuilder 中
    .line 52
    add-int/lit8 v1, v1, 0x1 #下一个索引
    goto :goto_0 #跳转到循环起始处
.end method

这段代码的功能是获取所有安装的程序，然后使用Toast弹出所有的软件包名。 

2、switch分支语句

packedSwitch()方法的代码如下：

.method private packedSwitch(I)Ljava/lang/String;
    .locals 1
    .parameter "i"
    .prologue
    .line 21
    const/4 v0, 0x0
    .line 22
    .local v0, str:Ljava/lang/String;  #v0为字符串，0表示null
    packed-switch p1, :pswitch_data_0  #packed-switch分支，pswitch_data_0指
    定case区域
    .line 36
    const-string v0, "she is a person"  #default分支
    .line 39
    :goto_0      #所有case的出口
    return-object v0 #返回字符串v0
    .line 24
    :pswitch_0    #case 0
    const-string v0, "she is a baby"
    .line 25
    goto :goto_0  #跳转到goto_0标号处
    .line 27
    :pswitch_1    #case 1
    const-string v0, "she is a girl"
    .line 28
    goto :goto_0  #跳转到goto_0标号处
    .line 30
    :pswitch_2    #case 2
    const-string v0, "she is a woman"
    .line 31
    goto :goto_0  #跳转到goto_0标号处
    .line 33
    :pswitch_3    #case 3
    const-string v0, "she is an obasan"
    .line 34
    goto :goto_0  #跳转到goto_0标号处
    .line 22
    nop
    :pswitch_data_0
    .packed-switch 0x0    #case  区域，从0开始，依次递增
        :pswitch_0  #case 0
        :pswitch_1  #case 1
        :pswitch_2  #case 2
        :pswitch_3  #case 3
    .end packed-switch
.end method

代码中的switch 分支使用的是 packed-switch 指令。p1为传递进来的 int 类型的数值，pswitch_data_0 为case 区域，在 case 区域中，第一条指令“.packed-switch”指定了比较的初始值为0 ，pswitch_0~ pswitch_3分别是比较结果为“case 0 ”到“case 3 ”时要跳转到的地址。

3、try/catch 语句

tryCatch()方法代码如下：

.method private tryCatch(ILjava/lang/String;)V
    .locals 10
    .parameter "drumsticks"
    .parameter "peple"
    .prologue
    const/4 v9, 0x0
    .line 19
    :try_start_0  # 第1个try开始
    invoke-static {p2}, Ljava/lang/Integer;->parseInt(Ljava/lang/String;)I
 #将第2个参数转换为int 型
    :try_end_0    # 第1个try结束
    .catch Ljava/lang/NumberFormatException; {:try_start_0 .. :try_end_0} :
    catch_1 # catch_1
    move-result v1  #如果出现异常这里不会执行，会跳转到catch_1标号处
    .line 21
    .local v1, i:I    #.local声明的变量作用域在.local声明与.end local 之间
    :try_start_1  #第2个try 开始
    div-int v2, p1, v1  # 第1个参数除以第2个参数
    .line 22
    .local v2, m:I    #m为商
    mul-int v5, v2, v1  #m * i
    sub-int v3, p1, v5  #v3 为余数
    .line 23
    .local v3, n:I
    const-string v5, "u5171u6709%du53eau9e21u817fuff0c%d
        u4e2au4ebau5e73u5206uff0cu6bcfu4ebau53efu5206u5f97%d
        u53eauff0cu8fd8u5269u4e0b%du53ea"   # 格式化字符串
    const/4 v6, 0x4
    new-array v6, v6, [Ljava/lang/Object;
    const/4 v7, 0x0
    .line 24
    invoke-static {p1}, Ljava/lang/Integer;->valueOf(I)Ljava/lang/Integer;
    move-result-object v8
    aput-object v8, v6, v7
    const/4 v7, 0x1
    invoke-static {v1}, Ljava/lang/Integer;->valueOf(I)Ljava/lang/Integer;
    move-result-object v8
    aput-object v8, v6, v7
    const/4 v7, 0x2
    invoke-static {v2}, Ljava/lang/Integer;->valueOf(I)Ljava/lang/Integer;
    move-result-object v8
    aput-object v8, v6, v7
    const/4 v7, 0x3
    invoke-static {v3}, Ljava/lang/Integer;->valueOf(I)Ljava/lang/Integer;
    move-result-object v8

    aput-object v8, v6, v7
    .line 23
    invoke-static {v5, v6}, Ljava/lang/String;
        ->format(Ljava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;
    move-result-object v4
    .line 25
    .local v4, str:Ljava/lang/String;
    const/4 v5, 0x0
    invoke-static {p0, v4, v5}, Landroid/widget/Toast;
        ->makeText(Landroid/content/Context;Ljava/lang/CharSequence;I)
        Landroid/widget/Toast;
    move-result-object v5
    invoke-virtual {v5}, Landroid/widget/Toast;->show()V  # 使用Toast 显示格
    式化后的结果
    :try_end_1  #第2个try 结束
    .catch Ljava/lang/ArithmeticException; {:try_start_1 .. :try_end_1} :
    catch_0   # catch_0
    .catch Ljava/lang/NumberFormatException; {:try_start_1 .. :try_end_1} :
    catch_1   # catch_1
    .line 33
    .end local v1           #i:I
    .end local v2           #m:I
    .end local v3           #n:I
    .end local v4           #str:Ljava/lang/String;
    :goto_0
    return-void  # 方法返回
    .line 26
    .restart local v1       #i:I
    :catch_0
    move-exception v0
    .line 27
    .local v0, e:Ljava/lang/ArithmeticException;
    :try_start_2  #第3个try 开始
    const-string v5, "u4ebau6570u4e0du80fdu4e3a0" #“人数不能为0”
    const/4 v6, 0x0
    invoke-static {p0, v5, v6}, Landroid/widget/Toast;
        ->makeText(Landroid/content/Context;Ljava/lang/CharSequence;I)
        Landroid/widget/Toast;
    move-result-object v5
    invoke-virtual {v5}, Landroid/widget/Toast;->show()V  # 使用Toast 显示异    常原因
    :try_end_2    #第3个try 结束
    .catch Ljava/lang/NumberFormatException; {:try_start_2 .. :try_end_2} :
    catch_1
    goto :goto_0 #返回
    .line 29
    .end local v0           #e:Ljava/lang/ArithmeticException;
    .end local v1           #i:I
    :catch_1
    move-exception v0
    .line 30
    .local v0, e:Ljava/lang/NumberFormatException;
    const-string v5, "u65e0u6548u7684u6570u503cu5b57u7b26u4e32"
    #“无效的数值字符串”
    invoke-static {p0, v5, v9}, Landroid/widget/Toast;
        ->makeText(Landroid/content/Context;Ljava/lang/CharSequence;I)
        Landroid/widget/Toast;
    move-result-object v5
    invoke-virtual {v5}, Landroid/widget/Toast;->show()V  # 使用Toast 显示异
    常原因
    goto :goto_0 #返回
.end method

整段代码的功能比较简单，输入鸡腿数与人数，然后使用Toast弹出鸡腿的分配方案。传入人数时为了演示Try/Catch效果，使用了String 类型。代码中有两种情况下会发生异常：第一种是将String 类型转换成 int 类型时可能会发生 NumberFormatException异常；第二种是计算分配方法时除数为零的ArithmeticException异常。 
在Dalvik 指令集中，并没有与Try/Catch相关的指令，在处理Try/Catch语句时，是通过相关的数据结构来保存异常信息的。 

小结

静态分析是软件分析过程中最基础也是最重要的一种手段，我们向Android逆向破解又迈进了一大步。