smaliの文法まとめ

Androidのapkをapktoolを用いて逆コンパイルするとsmaliファイルが出てきます．
先日，そのsmaliファイルを読む機会があったので，そのときに学んだsmaliの文法をまとめておきます．

注意

• 説明の簡略化のために，メソッドとフィールドの説明におけるJavaのコードにおいて，文法を守っていない部分があります
• レジスタの説明などにおいて，一部smaliとdex，Dalvik VMを同一視しています

型

Javaにおける型は，基本データ型，クラス型，配列型の3種類に分けられます．
それぞれの型について，smaliではどのように型を表記するかを示します．

• 基本データ型smaliでは，基本データ型は大文字のアルファベット1文字で表します．
  
  

  smali	Java
  V	void
  Z	boolean
  B	byte
  S	short
  C	char
  I	int
  L	long
  F	float
  D	double

  
  
• クラス型
  smaliでは，Javaと比較してクラス名の表記が以下の点で異なります．
• クラス名の最初が"L"
• パッケージ名の区切り文字が"."ではなく"/"
• クラス名の最後が";"

 例


smali	Java
Ljava/lang/Object;	java.lang.Object
Ljava/lang/String;	java.lang.String
Lpackage/name/ObjectName;	package.name.ObjectName

• 配列型
  smaliでは，配列型は"["から始まる文字列で表します．
例


smali	Java
[I	int[]
[[I	int[][]
[[[I	int[][][]
[Ljava/lang/String;	java.lang.String[]

メソッド

smaliでは，メソッドを以下のように表記します．

オブジェクト名->メソッド名(引数の型)戻り値の型

例

smali
Lpackage/name/ObjectName;->MethodName(III)Z
Java
boolean package.name.ObjectName.MethodName(int, int, int)

smali
Lpackage/name/ObjectName;->MethodName(I[[IILjava/lang/String;[Ljava/lang/Object;)Ljava/lang/String;
Java
String package.name.ObjectName.MethodName(int, int[][], int, String, Object[])

フィールド（メンバ変数）

smaliでは，フィールドを以下のように表記します．

オブジェクト名->フィールド名:フィールドの型

例

smali
Lpackage/name/ObjectName;->FieldName:Ljava/lang/String;
Java
String package.name.ObjectName.FieldName

レジスタ

smaliでは，レジスタとよばれる変数を介して，引数の受け渡しなどを行っています．

ビット数

レジスタの大きさは32ビットで，boolean，intなどのほとんどの型を1つのレジスタに格納することができます．

ただし，long型，double型のみは，格納に64ビット必要なため，レジスタが2つ必要になります．

種類と表記

レジスタは，ローカルレジスタ，引数レジスタの2種類に分けられます．

ローカルレジスタはsmali上でv0，v1，v2…と表記され，レジスタの最大数は.localsディレクティブなどによって変動します．

たとえば".locals 5"であれば，v0～v4のレジスタを使用することができます．

引数レジスタはsmali上でp0，p1，p2…と表記されます．
レジスタの最大数や値は，staticメソッドかどうかによって，少し挙動が変わってきます．

• staticメソッドの場合
• 引数レジスタの最大数は(引数の数)個になります．
  たとえば method(int, int, int, int) というメソッドであれば，引数の数は4個なので，p0～p3の4個のレジスタを使用することができます．
• 引数レジスタは名前の通り，メソッドに渡された引数が格納されます．
  たとえば method(1, 3, 5, 7) のようにメソッドを呼び出した場合，引数レジスタに格納される値はp0 = 1, p1 = 3, p2 = 5, p3 = 7になります．
• staticメソッドでない場合
• 引数レジスタの最大数は(引数の数+1)個になります．
  たとえば method(int, int, int, int) というメソッドであれば，引数の数は4個なので，p0～p4の5個のレジスタを使用することができます．
• 引数レジスタは名前の通り，メソッドに渡された引数が格納されます．
  ただし，staticメソッドでない場合は，p0にthisへの参照が格納されます．
  たとえば method(1, 3, 5, 7) のようにメソッドを呼び出した場合，引数レジスタに格納される値はp0 = this, p1 = 1, p2 = 3, p3 = 5, p4 = 7になります．

なお，long型，double型はレジスタが2つ必要になるので，引数の数とレジスタの最大数がずれることに注意してください．

たとえばstaticメソッド method(long) の場合，引数は1個ですが，long型の格納にレジスタが2個必要になるため，レジスタの最大数は2個となり，第一引数はp0とp1に格納されます．

smaliの読み方

smaliの各行は大きく「コメント」「ラベル」「ディレクティブ」「命令」に分かれます．

「コメント」は，コンパイル時に無視される部分です．
Javaでは"//"以降がコメントになります．
smaliでは"#"以降がコメントになります．

「ラベル」はジャンプ命令などで飛ばされる先になります．
":"から始まる行がラベル行です．
":label1"のようにしてラベルを定義します．

「ディレクティブ」と「命令」の違いは気にしなくてもいいと思います．
文法的には"."から始まるものが「ディレクティブ」，そうでないものが「命令」となります．
内部的には，定数情報の格納を行うのが「ディレクティブ」，情報の操作などを行うのが「命令」という感じがします（あんまりよくわかってない）．

命令一覧に関しては，Dalvik opcodesをご覧ください．

ディレクティブ一覧

私が見たこと無いディレクティブはわからないので省略します…．

ディレクティブ	説明
.class	クラス名の定義
.class public Lpackage/name/ObjectName;
.super	スーパークラス
.super Ljava/lang/Object;
.implements	実装インターフェース
.implements Ljava/io/Serializable;
.source	Javaソースファイル名
.source "ObjectName.java"
.field	フィールド定義
.field private FieldName:Ljava/lang/String;
.annotation	アノテーション
.annotation runtime Lorg/junit/Test; .end annotation
.method	メソッド定義
.method public static main([Ljava/lang/String;)V     メソッドの中身 .end method
.locals	ローカルレジスタ数の設定
.locals 5 #ローカル変数の個数は5個
.array-data	配列の初期値の定義
.array-data 4 #要素が4バイトの配列     0x800000     0x400000     0x200000     0x100000 .end array-data #設定された値はfill-array-data命令で書き込みできる
.packed-switch	連続した値におけるswitch文の遷移先設定
.packed-switch 10 #値10から遷移チェックを開始     :label10 #値が10のときの遷移先ラベル     :label11 #値が11のときの遷移先ラベル     :label12 #値が12のときの遷移先ラベル     :label13 #値が13のときの遷移先ラベル .end packed-switch #あくまで遷移先ラベルの設定のみで，実際の遷移は行われない #実際の遷移はpacked-switch命令で行われる
.sparse-switch	飛び飛びの値におけるswitch文の遷移先設定
.sparse-switch     10 -> :label10 #値が10のときの遷移先ラベル     20 -> :label20 #値が20のときの遷移先ラベル     25 -> :label25 #値が25のときの遷移先ラベル     51 -> :label51 #値が51のときの遷移先ラベル .end sparse-switch #あくまで遷移先ラベルの設定のみで，実際の遷移は行われない #実際の遷移はsparse-switch命令で行われる
.line	Javaソースコードで何行目にあたるか（デバッグ用）
.line 10 #Javaソースコードでは10行目
.local	ローカル変数の個数
.line 10 #Javaソースコードでは10行目