数学运算
加法
先看源文件:
public class BaseSmali { private float add() { int a = 1; float b = 1.5f; return a + b; } } 复制代码
通过 javac
dx
和 baksmali
工具生成对应的 smali 文件,具体方法在 上一篇 中有所介绍。我们看一下生成的 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 个寄存器 .prologue .line 5 const/4 v0, 0x1 // 将 0x1 放入 v0 .line 6 const/high16 v1, 0x3fc00000 # 1.5f 将 1.5f 放入 v1 .line 7 int-to-float v0, v0 // 将 v0 中的 int 值强转为 float 再存入 v0 add-float/2addr v0, v1 // 将 v0 和 v1 中的值相加再存入 v0 return v0 // 返回 v0 中的值 .end method 复制代码
代码逻辑很简单,可以看到 int
值和 float
值相加的过程中会先将 int
值强转为 float
,再进行加法。这里用到了数据定义,强转,加法三种 smali 语法。
数据定义指令
Dalvik 虚拟机中每个寄存器都是 32 位的。int
等 4字节表示的数据类型一个寄存器就可以表示,而 double
等 64 位的数据类型则需要两个寄存器来表示。数据定义指令用到的基本字节码是 const
,一般带 -wide
后缀表示的是 64 位数据,不带 -wide
后缀则是 32 位数据。上面的例子中定义了 两种基本数据类型。 const/4 v0, 0x1
表示将数值 0x1 扩展为 32 位之后赋给寄存器 v0。const/high16 v1, 0x3fc00000
,表示将 0x3fc00000
右边零扩展至 32 位赋给寄存器 v1。0x3fc00000
是 1.5f
在内存中的表示,如果你了解 float
数值在内存中的表示方法的话,就会理解这里为什么要右边零扩展了。不理解的话可以阅读我的文章,先挖一个坑吧,还没有写 。下面介绍一些常见的数据定义指令(来自官网):
语法 | 参数 | 说明 |
const/4 vA, #+B | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(8 位) |
将给定的字面值(符号扩展为 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const/16 vAA, #+BBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(16 位) |
将给定的字面值(符号扩展为 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const vAA, #+BBBBBBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 任意 32 位常量 |
将给定的字面值移到指定的寄存器中。 |
const/high16 vAA, #+BBBB0000 | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(16 位) |
将给定的字面值(右零扩展为 32 位)移到指定的寄存器中。 |
const-wide/16 vAA, #+BBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(16 位) |
将给定的字面值(符号扩展为 64 位)移到指定的寄存器对中。 |
const-wide/32 vAA, #+BBBBBBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(32 位) |
将给定的字面值(符号扩展为 64 位)移到指定的寄存器对中。 |
const-wide vAA, #+BBBBBBBBBBBBBBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 任意双字宽度(64 位)常量 |
将给定的字面值移到指定的寄存器对中。 |
const-wide/high16 vAA, #+BBBB000000000000 | A: 目标寄存器(8 位) B: 有符号整数(16 位) |
将给定的字面值(右零扩展为 64 位)移到指定的寄存器对中。 |
const-string vAA, string@BBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 字符串索引 |
将通过给定的索引获取的字符串引用移到指定的寄存器中。 |
const-string/jumbo vAA, string@BBBBBBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 字符串索引 |
将通过给定的索引获取的字符串引用移到指定的寄存器中。 |
const-class vAA, type@BBBB | A: 目标寄存器(8 位) B: 类型索引 |
将通过给定的索引获取的类引用移到指定的寄存器中。如果指定的类型是原始类型,则将存储对原始类型的退化类的引用。 |
强转指令
强转的语法比较简单,直接看官网截图:
除了常见的基本类型之间的强制转换,还有 neg
求补,not
求反,也同样适用这一语法。
加法指令
add-float/2addr v0, v1 // 将 v0 和 v1 中的值相加再存入 v0 复制代码
加法指令还有一种三个参数的写法,如下所示:
add-float v0, v1, v2 // 将 v1 和 v2 中的值相加再存入 v0 复制代码
这里的 float
可以替换为其他基本数据类型, add
也可以替换为其他数学运算操作。同样,还是用过官网截图来了解一下支持的运算语法:
一个加法延伸出来不少知识,看到这里,不知道你有没有一个疑问,想想最初的 java 源代码:
private float add() { int a = 1; float b = 1.5f; return a + b; } 复制代码
代码中定义了两个变量 a
和 b
,可是 smali 中的这两个变量呢?虚拟机中的编译器,不论是 JVM 还是 DVM,都会竭尽所能的在编译阶段对代码进行优化以提升运行速度。a
和 b
这两个变量在 add()
方法中并不是必须存在的,所以 DVM 不会浪费时间和空间再去申明这两个变量。如果变量 b
也是 int
类型的话,DVM 甚至连加法都会省略,直接返回 a+b
的数值,大家可以动手试一下。那么,如果在学习过程中想了解每一句代码的 smali 指令该怎么办呢?使用 IDEA
的 java2smali
插件,就不会存在这些优化了。
减法
源代码:
private double sub(){ int a = 1; double b = 2.5; return a-b; } 复制代码
Smali 代码:
.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 复制代码
减法指令用 sub
表示。
另外这里要注意的是 const-wide
和 return-wide
,添加了 -wide
后缀的操作符表示的是 64
位数据类型。上面例子中定义了 double
类型常量,返回值也是 double
类型。
乘法
源代码:
private double mul(){ float a = 1.5f; double b = 2; return a * b; } 复制代码
Smali 代码:
.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 复制代码
乘法指令用 mul
表示
除法
源代码:
private int div() { int a = 3; int b = 2; int c = a / b; return c; } 复制代码
Smali 代码:
.method private div()I .registers 2 .prologue .line 23 .line 25 const/4 v0, 0x1 .line 26 return v0 .end method 复制代码
显然,编译器对这段代码进行了优化,提前计算了 3/2
,在 div()
方法中直接返回结果。我们在通过 java2smali
插件看一下未经优化的 Smali 代码:
.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 复制代码
可以看到除法指令用 div
表示
布尔运算
源代码:
private boolean bool(boolean a, boolean b,boolean c) { return a && b || c; } 复制代码
Smali 代码:
.method private bool(ZZZ)Z .registers 5 .prologue .line 35 if-eqz p1, :cond_4 // 如果 p1 = 0, 跳至 cond_4 处 if-nez p2, :cond_6 // 如果 p2 != 0,跳至 cond_6 处 :cond_4 if-eqz p3, :cond_8 // 如果 p3 = 0,跳至 cond_8 处 :cond_6 const/4 v0, 0x1 // 将 0x1 赋给 v0 :goto_7 return v0 // 返回 v0 的值 :cond_8 const/4 v0, 0x0 // 将 0x1 赋给 v0 goto :goto_7 // 跳至 goto_7 处 .end method 复制代码
布尔运算在 smali
中被转化为一系列的条件判断加指令跳转。上面例子中使用了两种跳转指令,if
判断之后的条件跳转和 goto
表示的无条件跳转,表示从当前地址跳转到指定的偏移处。条件判断指令在后面会具体罗列。
好像还没提到过参数寄存器,这里用到三个参数寄存器,p1
p2
p3
,再加上一个局部变量寄存器 v0
,看起来只用了四个寄存器,但是 .registers 5
却告诉我们这个方法用了五个寄存器,往上翻翻之前的 Smali 代码,你会发现,都无缘无故 “消失” 了一个寄存器。其实那是 p0
寄存器,函数被调用时会传入一个隐式的对当前对象的引用,存储在 p0
寄存器当中。
其他运算
源代码:
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; } 复制代码
Smali 代码:
.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 复制代码
or
或 ,and
与 , shr
右移 , shl
左移 , rem
取模
条件判断
条件判断在之前的布尔运算中已经演示过,这里罗列一些具体的判断指令:
指令 | 说明 |
if-eq vA, vB, +CCCC | 如果 vA=vB,跳转指定偏移量 |
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 |
循环
源代码:
private void loop(){ for (int i=0;i<10;i++){ System.out.println(i); } } 复制代码
Smali 代码:
.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 处 .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 // 跳转至 goto_1 处 .line 50 :cond_d return-void .end method 复制代码
显然,循环也是通过条件判断和指令跳转来完成的。
本节中学习了 Smali 的数学运算,条件判断和循环的语法,也基本涵盖了大部分的 Smali 基本语法。下一篇学习 Smali 中类的用法。传送门 —— Smali 语法解析 —— 类
文中所有示例代码地址: github.com/lulululbj/a…