Android逆向基础——Dalvik 指令集

Dalvik指令集是学习Android虚拟机中必不可少的知识点，它是被Android虚拟机所识别且直接执行的指令。

Dalvik是基于寄存器指令集，他的几乎所有指令操作都来自对寄存器的操作，而不像x86/ARM因为寄存器个数不够导致运算结果存不下，需要依靠堆栈来存储情况。Dalvik一共有65536个寄存器，执行一个函数调用后虚拟机内部会保存当前方法中用到的寄存器，并且重置所有寄存器供被调用方法的新环境使用。

由于Dalvik是虚拟机指令，最终依然会被解析成机器指令执行，因此65536个寄存器中大多数寄存器实际上仍然会被存储于堆栈中。少量运算中所使用的寄存器会被放在物理机的寄存器中使用。Dalvik虚拟机内部维护了调用栈，调用新的方法时会将寄存器与返回地址存放于调用栈中，返回时取回。

1. Dalvik寄存器

Dalvik中所有的寄存器均为32位长度。当表示64位数值时则使用相邻的两个32位寄存器存放，在使用时指定相邻的第一个寄存器，第二个寄存器也会参与运算。用.registers伪指令描述当前方法中使用的寄存器个数（包括形参）。

寄存器的命名有两种：

v0~vN+M-1：当前方法中运算所使用的寄存器。(var)

p0~pM-1：当前方法中的形参。(param)

其中N为当前方法的局部变量个数，M为当前方法形参个数。 vN~vN+M-1与p0~pM-1是一样的。

如果被调用的方法不是静态的，则p0为方法所属类的实例。

假设这里有个方法Add：

class Clazz{
    public int Add(int a, int b)
    {
        int c = a + b;
        return c;
    }
}

在排除编译器自动生成的临时变量与优化以外，这里使用了四个寄存器，即.registers 4

其中形参p0为Clazz的实例，p1为a, p2为b。也可以使用v1、v2、v3，不过命名通常以pM的居多。

其中局部变量v0为c。

2. 数据类型

基本数据类型中除了boolean->V、long->J以外，均为首字母大写。

类类型为L加类的全路径，且以/分割，比如有个类的全路径为com.example.MainClass，那么在Dalvik中命名为Lcom/example/MainClass; 注意分号。

3. 类的描述：

有如下类：

package com.example;
public class User{
    private String name;
    private String nick;
    public String getName()
    {return name;}
    public void setName(String name)
    {this.name = name;}
}

注：其中String 的全路径为 java.lang.String。

.class 指令用于描述该类的起始位置：.class public User

.super 紧跟在.class后用于描述该类的父类（没有父类时继承自Object）：.super Ljava/lang/Object;

.implements 描述类实现的接口：.implements 接口名

.annotation 描述类注解：

.annotation [注解的属性] <注解类名>

            [注解字段=值]

            ...

        .end

.field 指令用于描述类中的字段：.field private name:Ljava/lang/String;

.method 描述方法的开始：.method public getName()Ljava/lang/String;（返回值类型写在最后面）

方法特例:

        .method public constructor ()V 描述构造函数

        .method static constructor ()V 描述静态构造函数

.end method 描述方法的结束

当外部使用类中的方法时将会被描述为

getName：Lcom/example/User;->getName(Ljava/lang/String)V;

setName：Lcom/example/User;->setName()Ljava/lang/String;

jeb Dalvik汇编窗口与Java代码对比样例：

        

4. 常见指令

v*表示任意寄存器，#+*表示任意常量

其中A、B、C等表示指令的参数，其个数表示它的取值范围。

寄存器：

A、B、C等的个数表示指令能接受的寄存器下标范围。

如vA表示2^4-1内的寄存器可以使用，vAA则表示2^8-1内的寄存器可以使用。

最多为4个，如vAAAA表示2^16-1内的寄存器可以使用（v0~v65535）

常量：

如#+B为4位常量（通常为boolean）。

#+BBBBBBBBBBBBBBBB则为64位常量（long / double）。最多为16个

[下文整合分类自https://source.android.com/docs/core/runtime/dalvik-bytecode]

数据定义指令

用于将一个常量放入寄存器中

数据操作指令：

移动数值到新的地方