Android与Apk的文件结构

发表于 | 分类于 | 作者：ESE

Android与Apk的文件结构在学习逆向很重要的一步。随便记录一下smali语法

1、Android

Android 是google公司针对手机开发的一个平台，并公布了其中大部分代码，其大部分应用程序都是用JAVA开发的。

系统结构

android的系统架构和其操作系统一样，采用了分层的架构。从架构图看，android分为四个层，从高层到低层分别是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和linux核心层。

从而看出liunx是很重要的，蓝色的代表java程序，黄色的代码为运行JAVA程序而实现的虚拟机，绿色部分为C/C++语言编写的程序库，红色的代码内核(linux内核+drvier)。

1、应用程序

Android会同一系列核心应用程序包一起发布，应用程序基本都是使用JAVA语言编写的。

2、应用程序框架

开发人员也可以完全访问核心应用程序所使用的API 框架，该应用程序的架构设计简化了组件的重用。

3、系统运行库

(1)、程序库
Android 包含一些C/C++库，这些库能被Android系统中不同的组件使用。它们通过 Android 应用程序框架为开发者提供服务。其实Android并非讲所有的设备驱动都放在linux内核里面，而是实现在userspace空间，这么做的主要原因是GPL协议，Linux是遵循该 协议来发布的，也就意味着对 linux内核的任何修改，都必须发布其源代码。而现在这么做就可以避开而无需发布其源代码，毕竟它是用来赚钱的。
(2)Android 运行库
Android 包括了一个核心库，该核心库提供了JAVA编程语言核心库的大多数功能。每一个Android应用程序都在它自己的进程中运 行，都拥有一个独立的Dalvik虚拟 机实例。Dalvik被设计成一个设备可以同时高效地运行多个虚拟系统。 Dalvik虚拟机执行（.dex）的Dalvik可执行文件，该格式文件针对小内存使用做了优化。同时Dalvik虚拟机依赖于linux内核的一些功能，比如线程机制和底层内存管理机制。

4、Linux内核

Android 的核心系统服务依赖于 Linux 2.6 内核，如安全性，内存管理，进程管理， 网络协议栈和驱动模型。 Linux 内核也同时作为硬件和软件栈之间的抽象层。

2、Apk的文件结构

APK就是一个zip压缩包，解开这个APK包我们可以看到以下的结构：

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META-INF：签名文件
res：资源文件
AndroidManifest.xml：android 配置文件
classes.dex：java代码编译后产生的类似字节码的文件（dalvik 字节码）
resources.arsc：配置文件
其他文件：诸如assets等，或者lib（native so 代码）等目录

apk的核心逻辑主要在 classes.dex(代码主要存在的文件)，有些代码会在.so(动态链接库)文件 [最头痛的文件].

3、Smali语法

1、函数

函数的定义一般为：

Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3…)Return-Type
注意参数与参数之间没有任何分隔符
1、check ()V —-> void check()
2、check (III)Z —-> boolean check(int,int,int)
3、check (Z[I[Ijava/lang/String)java/lang/String; —-> String check(boolean,int[],int[],String)

而函数又分为direct method和virtual method。direct method就是private函数，其余的public和protected函数都属于virtual method。

函数调用

格式：.method + 访问修饰符 + 方法名(参数表) + 返回值类型
.method // 方法的开始
.end method // 方法结束

在调用函数时，有invoke-direct，invoke-virtual，另外还有invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等几种不同的指令。
对象 -> 方法名(参数类型)返回值
invoke-virtual 非静态方法调用
invoke-static 静态方法调用
invoke-direct 构造方法调用？
invoke-super 调用父类方法
invoke-interface 调用接口
（1）、invoke-static：顾名思义就是调用static函数的，因为是static函数，所以比起其他调用少一个参数，例如：

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

这个是调用static void System.loadLibrary(String)来加载NDK编译的so库用的方法，同样也是这里v0就是参数”fmodex”了。
（2）、invoke-virtual：用于调用protected或public函数

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

v0是shareHandler:Landroid/os/Handler，v3是传递给removeCallbackAndMessage方法的Ljava/lang/Object参数

调用返回结果:用到move-result（返回基本数据类型）和move-result-object（返回对象）指令

smali中函数实体分析

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

.local 0，这句话很重要，标明了你在这个函数中最少要用到的本地寄存器的个数。在这里，由于只需要调用一个父类的onDestroy()处理，所以只需要用到p0，所以使用到的本地寄存器数为0。如果不清楚这个规则，很容易在植入代码后忘记修改.local 的值，那么回编译后运行时将会得到一个VerifyError错误，而且极难发现问题所在。

2、语法

if与switch判断语句

if判断一共有12条指令：

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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)

Switch语句

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整形顺序结构switch(int)
    :pswitch_data_0
    .packed-switch 0x0
        :pswitch_0
        :pswitch_1
.end packed-switch
整形非顺序结构switch(int)
    :sswitch_data_0
    .sparse-switch
        0x0 -> :sswitch_0
        0x1 -> :sswitch_1
        0xa -> :sswitch_2
.end sparse-switch
switch(String)
    :pswitch_data_0
    .packed-switch 0x41
        :pswitch_0
        :pswitch_1
    .end packed-switch
    :pswitch_data_1
    .packed-switch 0x0
        :pswitch_2
        :pswitch_3
    .end packed-switch

循环语句

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.method public statementFor()Z
    .locals 4
    .prologue
    .line 17
    const/4 v0, 0x0
    .local v0, "a":I
    :goto_0
    const/16 v1, 0x64
    if-ge v0, v1, :cond_0 // 结束循环条件
    .line 18
    const-string v1, "StateLoop"
    new-instance v2, Ljava/lang/StringBuilder;
    invoke-direct {v2}, Ljava/lang/StringBuilder;-><init>()V
    const-string v3, ""
    invoke-virtual {v2, v3}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    move-result-object v2
    invoke-virtual {v2, v0}, Ljava/lang/StringBuilder;->append(I)Ljava/lang/StringBuilder;
    move-result-object v2
    invoke-virtual {v2}, Ljava/lang/StringBuilder;->toString()Ljava/lang/String;
    move-result-object v
    invoke-static {v1, v2}, Landroid/util/Log;->d(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)I
    .line 17
    add-int/lit8 v0, v0, 0x1
    goto :goto_0 // 通过goto实现循环
    .line 20
    :cond_0
    const/4 v1, 0x0
    return v1
.end method
for/foreach循环，while/do-while 几种循环结构smali语法均通过goto实现，内部嵌入if-xxx 实现跳出循环。

try/catch语句

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# virtual methods
.method public statementTry()Z
    .locals 4
    .prologue
    .line 14
    const-wide/16 v2, 0x3e8
    :try_start_0
    invoke-static {v2, v3}, Ljava/lang/Thread;->sleep(J)V
    :try_end_0
    .catch Ljava/lang/InterruptedException; {:try_start_0 .. :try_end_0} :catch_0
    .line 18
    :goto_0
    const/4 v1, 0x1
    return v1
    .line 15
    :catch_0
    move-exception v0
    .line 16
    .local v0, "e":Ljava/lang/InterruptedException;
    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/InterruptedException;->printStackTrace()V
    goto :goto_0
.end method

Android参考:
http://blog.csdn.net/spy19881201/article/details/5775484
samli参考:
http://blog.csdn.net/chenrunhua/article/details/41250613
https://www.cnblogs.com/zhen-android/p/7259434.html

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