移动安全 | 逆向基础 – 作者:noobsec

01 编译简介

在学习逆向之前，我觉得很有必要了解一下编译原理。编译是将源代码转换成目标代码的过程及动作，通常是将高级语言转变成汇编语言或机器语言。

在这里，首先简单介绍一下高级语言、汇编语言以及机器语言，然后再介绍APK的编译过程，为后续逆向打下基础。

当然，编译涉及到的知识远远不止这些，这里我只是结合APK的编译过程，选择性地介绍一些需要的知识而已。避免介绍过多的编译知识，反而导致大家无法理解的情况发生。

如果有兴趣，校友们可以去查阅相关书籍，了解更多关于编译的知识。

02 编译详解

编译

编译通常涉及到三种语言：高级语言、汇编语言、机器语言。

首先大家要明确的是，计算机只能理解二进制，它并不理解用C、Java、Python等高级语言写的源代码。在我们眼里，这是相加，这是调用函数；但在计算机眼里，这就是屎。

就和之前《网络层 | 网际协议IP（1）》介绍的”点分十进制“一样，高级语言只是对人类友好，方便人类阅读而已，如果也想让计算机理解，就必须将高级语言解释成计算机能理解的机器语言，这就是编译的作用。

机器语言：二进制指令集，计算机能直接识别和执行，也被称为机器码。比如0101代表加，1010代表减等等。它与硬件结构相关，不同种类的计算机，其机器语言是不相通的。所以按某种计算机机器指令编写的程序不能在另一种计算机上执行。

由于机器语言是由一系列0和1的构成的指令代码，对人类来说，可读性差且容易出错，于是便产生了汇编语言。

汇编语言：机器语言的符号化，所以又称为符号语言。用助记符来表示机器代码，比如机器语言0101写成汇编语言就是add，这样就比机器语言更加便于记忆，也更形象。

汇编语言是面向机器的，是机器语言的符号化，因此和机器语言一样，不同的计算机有着不同的汇编语言，它的通用性和可移植性也很差。汇编代码需通过汇编器转译成机器代码才能执行。

由于汇编语言依赖于硬件，且助记符量大难记，于是人们又发明了更便于使用的所谓高级语言。

高级语言：像Java、C、C++等都是高级语言，高度封装。相对汇编语言来说，更接近自然语言和数学公式，有较高的可读性，且和计算机硬件结构关系不大，可移植性高。

一般我们都是使用高级语言编写代码。高级语言写的源代码会被编译器编译成目标代码，目标代码通常是汇编代码或者机器代码。如果编译产出的是汇编代码，则用汇编器进一步将汇编代码汇编成机器代码。

绝大部分情况，编译的“故事发展”路线大致可以简化成如下两条：

源代码——》机器代码
源代码——》汇编代码——》机器代码    

但是APK走的是另外一种路线。

源代码——》字节码——》机器代码

字节码，是编译产生的中间代码，需要通过特定的虚拟机将字节码转译成物理主机的机器代码。对虚拟机来说，字节码就是虚拟机的机器码，但不是物理主机的机器码。

这样做有什么好处？不同机器，其机器代码都是不一样的。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行，至少需要编译成不同的目标语言。而将源代码编译成字节码后，只需要安装特定的软件和软件环境，就可以将其转译成机器代码。只需要编译一次，而不需要考虑平台的问题，平台的差异全部交给软件去处理。Java就是采用这种方式，因此可以”一次编译，到处运行“。

举个例子，生产红、蓝、绿三种颜色的纸张。如果采用寻常的编译方式，则需要三个车床分别生产；而采用字节码的编译方式，我只需要一个生产白色纸张的车床，然后交给第三方去染色就行了。这个例子应该很形象吧？

APK编译

目前android应用开发主流语言是Java，还有近几年被官宣的Kotlin，当然还支持其他语言，这里我们只讲Java。

首先给出APK编译打包的流程图。

这里我将APK的编译过程简化成如下：

源文件——》.class文件——》.dex文件——》打包成APK——》签名

首先是Java源文件编译成.class文件，这里大家应该是没有疑问的。因为这是Java的编译方式，Android应用是用Java写的，理所当然要经过这一步。

虽然Android应用是用Java开发，但它并没有采用JVM，而是采用了Dalvik虚拟机。

什么？JVM和Dalvik虚拟机是什么？

上文提到字节码需要特定的虚拟机去转译成机器码，JVM就是Java Virtual Machine，即Java虚拟机，用来将Java编译后的.class字节码文件转译成机器码。

而Dalvik虚拟机是用于Android平台的虚拟机，但它支持的是.dex字节码文件（这种格式更适合Android平台运行），因此需要将.class文件转换成.dex文件。dex即Dalvik Executable，Dalvik可执行文件。

将源代码转译成.dex格式后，然后同其他文件（图片、配置文件等）一起打包成APK。到这一步，APK文件已经生成了。

最后，Android应用程序需要签名才能在Android设备上安装。所以还需要对生成的APK文件签名。

当然，APK编译打包不止这五个步骤，也不止这么点细节，但我觉得了解这五个步骤差不多足够了，免得讲多了大家一头雾水。后续有需要的话，我也会适当补充的。

来源：freebuf.com 2019-05-06 10:32:52 by: noobsec