dex文件格式
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dex文件格式
Android 4.0源码Dalvik/docs目录下文档dex-format.html有详细介绍dex文件格式
1.dex文件中的数据结构
dex文件使用到的数据类型
- u1～u8表示1到8字节的无符号数，而sleb128、uleb128与uleb128p1则是dex文件中特有的LEB128数据类型。
- 每个LEB128由1～5个字节组成，所有的字节组合在一起表示一个32位的数据。
- LEB128，每个字节只有7位为有效位，如果第1个字节的最高位为1，表示LEB128需要使用到第2个字节，如果第2个字节的最高位为1，表示会使用到第3个字节，以此类推，直到最后的字节最高位为0，当然，LEB128最多只会使用到5个字节，如果读取5个字节后下一个字节最高位仍为1，则表示该dex文件无效，Dalvik虚拟机在验证dex时会失败返回。
Android源码dalvik\libdex\Leb128.h文件中可以找到LEB128的实现，读取无符号LEB128（uleb128）数据的代码：
DEX_INLINE int readUnsignedLeb128(const ul** pStream){
const ul* ptr=*pStream;
int result=*(ptr++);
if(result>0x7f){ //大于0x7f表示第1个字节最高位为1
int cur=*(ptr++); //第2个字节
result=(result&0x7f)|((cur&0x7f)<<7);//前2个字节组合
if(cur>0x7f){ //大于0x7f表示第2个字节最高位为1
cur=*(ptr++); //第3个字节
result|=(cur&0x7f)<<14; //前3个字节的组合
if(cur>0x7f){
cur=*(ptr++); //第4个字节
result|=(cur&0x7f)<<21;//前4个字节的组合
if(cur>0x7f){
cur=*(ptr++); //第5个字节
result|=cur<<28;//前5个字节的组合
}
}
}
}
*pStream=ptr;
return result;
}对于有符号的LEB128（sleb128）来说，计算方法与无符号的LEB128是一样的，只是对无符号LEB128最后一个字节的最高有效位进行了符号扩展。读取有符号LEB128数据的代码如下：
DEX_INLINE int readSignedLeb128(const ul** pStream){
const ul* ptr=*pStream;
int result=*(ptr++);
if(result<=0x7f){ //小于0x7f表示第1个字节的最高位不为1
result=(result<<25)>>25; //对第1个字节的最高有效位进行符号扩展
}else{
int cur=*(ptr++); //第2个字节
result=(result&0x7f)|((cur&0x7f)<<7);//前2个字节组合
if(cur<=0x7f){
result=(result<<18)>>18;//对结果进行符号位扩展
}else{
cur=*(ptr++); //第3个字节
result|=(cur&0x7f)<<14; //前3个字节的组合
if(cur<=0x7f){
result=(result<<11)>>11;//对结果进行符号位扩展
}else{
cur=*(ptr++); //第4个字节
result|=(cur&0x7f)<<21;//前4个字节的组合
if(cur<=0x7f){
result=(result<<4)>>4;//对结果进行符号位扩展
}else{
cur=*(ptr++); //第5个字节
result|=cur<<28;//前5个字节的组合
}
}
}
}
*pStream=ptr;
return result;
}uleb128p1类型很简单，值为uleb128的值加1。
c0 83 92 25计算uleb128值：
第1个字节0xc0大于0x7f，表示需要用到第2个字节。result=0xc0&0x7f
第2个字节0x83大于0x7f，表示需要用到第3个字节。result2 = result1 + (0x83 & 0x7f) << 7
第3个字节0x92大于0x7f，表示需要用到第4个字节。result3 = result2 + (0x92 & 0x7f) << 14
第4个字节0x25小于0x7f，表示到了结尾。result4 = result3 + (0x25 & 0x7f) << 21
最后计算结果为0x40 + 0x180 + 0x48000 + 0x4a00000 = 0x4a481c0
2.dex文件整体结构
dex文件由多个结构体组合而成。
– dex header：dex文件头，它指定了dex文件的一些属性，并记录了其它6部分数据结构在dex文件中的物理偏移 – string_ids到class_def结构为“索引结构区”，真实的数据存放在data数据区 – link_data：静态链接数据区
未经过优化的dex文件结构：
struct DexFile{
DexHeader Header;
DexStringId StringIds[stringIdsSize];
DexTypeId TypeIds[typeIdsSzie];
DexProtoId ProtoIds[protoIdsSize];
DexFieldId FieldIds[fieldIdsSize];
DexMethodId MethodIds[methodIdsSize];
DexData Data[];
DexLink LinkData;
};(DexFile结构的声明在Android系统源码dalvik\libdex\DexFile.h文件中的，是dex文件被映射到内存中的结构，保存的是各个结构的指针，其中还包括了DexOptHeader与DexFile尾部的附加数据)
- DexHeader结构占用0x70个字节
- 70个字节解释如下：
- magic字段标识了一个有效的dex文件，值固定为
64 65 78 0a 30 33 35 00，转换为字符串为dex.035 - checksum段为dex文件的校验和，通过它来判断dex文件是否被损坏或篡改。
- signature字段用来识别最佳化之前的dex文件
- fileSize字段记录了包括DexHeader在内的整个dex文件的大小
- headerSize字段记录了DexHeader结构本身占用的字节数，目前它的值为0x70。
- endianTag字段指定了dex运行环境的cpu字节序，预设值ENDIAN_CONSTANT等于0x12345678，表示默认采用Little-Endian字节序
- linkSize字段与linkOff字段指定链接段的大小与文件偏移，大多数情况下它们的值都为0。
- mapOff字段指定了DexMapList结构的文件偏移
- 接下来的字段分别表示DexStringId、DexTypeId、DexProtoId、DexFieldId、DexMethodId、DexClassDef以及数据段的大小与文件偏移。
- magic字段标识了一个有效的dex文件，值固定为
- DexHeader结构下面的数据为”索引结构区“与”数据区“
- “索引结构区”中各数据结构的偏移地址都是从DexHeader结构的stringIdsOff～classDefsOff字段的值指定的，它们并非真正的类数据，而是指向dex文件的data数据区（DexData字段，实际上是ubyte字节数组，包含了程序所有使用到的数据）的偏移或数据结构索引。
3.dex文件结构分析
Dalvik虚拟机解析dex文件的内容，最终将其映射成DexMapList数据结构。
- DexHeader结构的mapOff字段指明了DexMapList结构在dex文件中的偏移：
struct DexMapList{
u4 size; //DexMapItem的个数
DexMapItem list[1]; //DexMapItem结构
};
//size字段表示接下来有多少个DexMapItem结构
//DexMapItem的结构如下：
struct DexMapItem{
u2 type; //kDexType开头的类型
u2 unused; //未使用，用于字节对齐
u4 size; //指定类型的个数
u4 offset; //指令类型数据的文件偏移
};type字段为一个枚举常量，通过类型名称很容易判断具体类型：
分析整体结构：
发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/153503.html原文链接：https://javaforall.cn
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