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APK反编译之一：基础知识
作者：lpohvbe | http://blog.csdn.net/lpohvbe/article/details/7981386
这部分涉及的内容比较多，我会尽量从最基础开始说起，但需要读者一定的Android开发基础。但注意可能讲解详细得令人作呕，请根据个人理解程度斟酌。
APK、Dalvik字节码和smali文件
APK文件
大家都应该知道APK文件其实就是一个MIME为ZIP的压缩包，我们修改ZIP后缀名方式可以看到内部的文件结构，例如修改后缀后用RAR打开鳄鱼小顽皮APK能看到的是（Google Play下载的完整版版本）：
Where’s My Water.zip\
- asset\ <资源目录1：asset和res都是资源目录但有所区别，见下面说明>
- lib\ <so库存放位置，一般由NDK编译得到，常见于使用游戏引擎或JNI native调用的工程中>
- |—armeabi\ |—<so库文件分为不同的CPU架构>
- |—armeabi-v7a\
- META-INF\ <存放工程一些属性文件，例如Manifest.MF>
- res\ <资源目录2：asset和res都是资源目录但有所区别，见下面说明>
- |—drawable\ |—<图片和对应的xml资源>
- |—layout\ |—<定义布局的xml资源>
- |—…
- AndroidManifest.xml <Android工程的基础配置属性文件>
- classes.dex <Java代码编译得到的Dalvik VM能直接执行的文件，下面有介绍>
- resources.arsc <对res目录下的资源的一个索引文件，保存了原工程中strings.xml等文件内容>
无关紧要地注：asset和res资源目录的不同在于：
1. res目录下的资源文件在编译时会自动生成索引文件（R.Java），在Java代码中用R.xxx.yyy来引用；而asset目录下的资源文件不需要生成索引，在Java代码中需要用AssetManager来访问；
2. 一般来说，除了音频和视频资源（需要放在raw或asset下），使用Java开发的Android工程使用到的资源文件都会放在res下；使用C++游戏引擎（或使用Lua binding等）的资源文件均需要放在asset下。
因为Where’s My Water是使用迪斯尼公司自家的DMO游戏引擎开发，所以游戏中用到的所有资源文件都存放在asset下，除了应用图标这些资源仍需要放在res下。
Dalvik字节码
Dalvik是google专门为Android操作系统设计的一个虚拟机，经过深度的优化。虽然Android上的程序是使用java来开发的，但是Dalvik和标准的java虚拟机JVM还是两回事。Dalvik VM是基于寄存器的，而JVM是基于栈的；Dalvik有专属的文件执行格式dex（dalvik executable），而JVM则执行的是java字节码。Dalvik VM比JVM速度更快，占用空间更少。
通过Dalvik的字节码我们不能直接看到原来的逻辑代码，这时需要借助如Apktool或dex2jar+jd-gui工具来帮助查看。但是，注意的是最终我们修改APK需要操作的文件是.smali文件，而不是导出来的Java文件重新编译（况且这基本上不可能）。
smali文件
好了，对Dalvik有一定认识后，下面介绍重点：smali，及其语法。
简单的说，smali就是Dalvik VM内部执行的核心代码。它有自己的一套语法，下面即将介绍，如果有JNI开发经验的童鞋则能够很快明白。
一、smali的数据类型
在smali中，数据类型和Android中的一样，只是对应的符号有变化：
- B—byte
- C—char
- D—double
- F—float
- I—int
- J—long
- S—short
- V—void
- Z—boolean
- [XXX—array
- Lxxx/yyy—object
这里解析下最后两项，数组的表示方式是：在基本类型前加上前中括号“[”，例如int数组和float数组分别表示为：[I、[F；对象的表示则以L作为开头，格式是LpackageName/objectName;（注意必须有个分号跟在最后），例如String对象在smali中为：Ljava/lang/String;，其中java/lang对应java.lang包，String就是定义在该包中的一个对象。
或许有人问，既然类是用LpackageName/objectName;来表示，那类里面的内部类又如何在smali中引用呢？答案是：LpackageName/objectName$subObjectName;。也就是在内部类前加“$”符号，关于“$”符号更多的规则将在后面谈到。
二、函数的定义
函数的定义一般为：
Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3…)Return-Type
注意参数与参数之间没有任何分隔符，同样举几个例子就容易明白了：
1. foo ()V
没错，这就是void foo()。
2. foo (III)Z
这个则是boolean foo(int, int, int)。
3. foo (Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;
看出来这是String foo (boolean, int[], int[], String, long) 了吗？
三、smali文件内容具体介绍
下面开始进一步分析smali中的具体例子，取鳄鱼小顽皮中的WMWActivity.smali来分析（怎么获得请参考下一节的APK反编译之二：工具介绍，暂时先介绍smali语法），它的内容大概是这样子的：
- .class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity;
- .super Lcom/disney/common/BaseActivity;
- .source “WMWActivity.java”
- # interfaces
- .implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;
- # annotations
- .annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses;
- value = {
- Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,
- Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;
- }
- .end annotation
- # static fields
- .field private static final PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String; = “installationId”
- //…
- # instance fields
- .field private _activityPackageName:Ljava/lang/String;
- //…
- # direct methods
- .method static constructor <clinit>()V
- .locals 3
- .prologue
- //…
- return-void
- .end method
- .method public constructor <init>()V
- .locals 3
- .prologue
- //…
- return-void
- .end method
- .method static synthetic access$100(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)V
- .locals 0
- .parameter “x0”
- .prologue
- .line 37
- invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->initIap()V
- return-void
- .end method
- .method static synthetic access$200(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)Lcom/disney/common/WMWView;
- .locals 1
- .parameter “x0”
- .prologue
- .line 37
- iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;
- return-object v0
- .end method
- //…
- #virtual methods
- .method public captureScreen()V
- .locals 4
- .prologue
- //…
- goto :goto_0
- .end method
- .method public didScreenCaptured()V
- .locals 6
- .prologue
- //…
- goto :goto_0
- .end method
- class WMWActivity extends BaseActivity implements IBurstlyAdListener{
- //…
- class MessageHandler {
- //…
- }
- class FinishActivityArgs{
- //…
- }
- }
在smali里的
所有操作都必须经过寄存器来进行：本地寄存器用v开头数字结尾的符号来表示，如v0、v1、v2、…参数寄存器则使用p开头数字结尾的符号来表示，如p0、p1、p2、…特别注意的是，p0不一定是函数中的第一个参数，在非static函数中，p0
代指“this”，p1表示函数的第一个参数，p2代表函数中的第二个参数…而在static函数中p0才对应第一个参数（因为Java的static方法中没有this方法）。本地寄存器没有限制，理论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
2、smali中的成员变量
- sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;
PREFS_INSTALLATION_ID这个String成员变量获取并放到v0这个寄存器中，注意：前面需要该变量所属的类的类型，后面需要加一个冒号和该成员变量的类型，中间是“->”表示所属关系。
不能仅仅指出该变量所在类的类型，还需要该变量所在类的实例。看例子：
- iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;
- const/4 v3, 0x0
- sput-object v3, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->globalIapHandler:Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
- .local v0, wait:Landroid/os/Message;
- const/4 v1, 0x2
- iput v1, v0, Landroid/os/Message;->what:I
3、smali中的函数调用
smali中的函数和成员变量一样也分为两种类型，但是不同成员变量中的static和instance之分，而是direct和virtual之分。那么direct method和virtual method有什么区别呢？直白地讲，direct method就是private函数，其余的public和protected函数都属于virtual method。所以在调用函数时，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。当然其实还有invoke-XXX/range 指令的，这是参数多于4个的时候调用的指令，比较少见，了解下即可。
（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：
- invoke-static {}, Lcom/disney/WMW/UnlockHelper;->unlockCrankypack()Z
这里注意到invoke-static后面有一对大括号“{}”，其实是调用该方法的实例+参数列表，由于这个方法既不需参数也是static的，所以{}内为空，再看一个例子：
- const-string v0, “fmodex”
- invoke-static {v0}, Ljava/lang/System;->loadLibrary(Ljava/lang/String;)V<span style=”font-family: Verdana, sans-serif; “> </span>
（2）、invoke-super：调用父类方法用的指令，在onCreate、onDestroy等方法都能看到，略。
（3）、invoke-direct：调用private函数的，例如：
- invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getGlobalIapHandler()Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
这里GlobalPurchaseHandler getGlobalIapHandler()就是定义在WMWActivity中的一个private函数，如果修改smali时错用invoke-virtual或invoke-static将在回编译后程序运行时引发一个常见的VerifyError（更多错误汇总可参照APK反编译之番外三：常见错误汇总）。
（4）、invoke-virtual：用于调用protected或public函数，同样注意修改smali时不要错用invoke-direct或invoke-static，例子：
- sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->shareHandler:Landroid/os/Handler;
- invoke-virtual {v0, v3}, Landroid/os/Handler;->removeCallbacksAndMessages(Ljava/lang/Object;)V
- 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
有人也许注意到，刚才看到的例子都是“调用函数”这个操作而已，貌似没有取函数返回的结果的操作？
在Java代码中调用函数和返回函数结果是一条语句完成的，而在smali里则需要分开来完成，在使用上述指令后，如果调用的函数返回非void，那么还需要用到move-result（返回基本数据类型）和move-result-object（返回对象）指令：
- const/4 v2, 0x0
- invoke-virtual {p0, v2}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getPreferences(I)Landroid/content/SharedPreferences;
- move-result-object v1
- invoke-virtual {v2}, Ljava/lang/String;->length()I
- move-result v2
v2保存的则是调用String.length()返回的整型。
4、smali中函数实体分析
下面开始介绍函数实体，其实没有什么特别的地方，只是在植入代码时有一点需要特别注意，举例说明：
- .method protected onDestroy()V
- .locals 0
- .prologue
- .line 277
- invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V
- .line 279
- return-void
- .end method
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。我正是被这个问题困扰了很多次，最后研究发现.local的值有这个规律，于是在文档查证了一下果然是这个问题。例如我往onDestroy()增加一句：this.existed = true;那么应该改为（注意修改.local的值为1——使用到了v0这一个本地寄存器）：
- .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
参详这里。
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