我們都熟悉計(jì)算機(jī)和PC內(nèi)的程序和處理流程，那么手機(jī)的流程呢？一些app開發(fā)的人可能熟悉了，但是其他人可能對(duì)此知之甚少，本文中蟲蟲代理大家利用一個(gè)簡(jiǎn)單的安卓實(shí)例來探索安卓中應(yīng)用的處理流程。 出于研究目的我們沒有使用移動(dòng)開發(fā)的常用的Android Studio和Java語(yǔ)言，而是使用了底層的匯編語(yǔ)言。

Hello, Android!

問題源于，某個(gè)開發(fā)群，有人的隨口一個(gè)問題：智能手機(jī)如何工作的？里面有什么？

我們利用一個(gè)安卓設(shè)備Galaxy S6 Edge，該機(jī)基于ARM架構(gòu)（大多數(shù)智能手機(jī)都是基于ARM CPU這和常見的基于X86 平臺(tái) PC或者服務(wù)器不一樣）。我們就以他為例，實(shí)現(xiàn)一個(gè)匯編版本的”Hello，World”簡(jiǎn)單程序，并讓它在該設(shè)備商跑起來。

.text

.globl _start

_start:

mov %r0, $1 // file descriptor number 1 (stdout)

ldr %r1, =message

mov %r2, $message_len

mov %r7, $4 // syscall 4 (write)

swi $0

mov %r0, $0 // exit status 0 (ok)

mov %r7, $1 // syscall 1 (exit)

swi $0

.data

message:

.ascii “Hello, World Chongchongn”

message_len = . – message

如果你之前從未見過匯編代碼，那么這個(gè)程序可不好理解，但不要擔(dān)心，跟著我們一起進(jìn)行就好了。

程序解釋

程序分為兩部分: .text 部分：包含機(jī)器代碼指令。

.data部分：從第15行開始，包含變量，字符串和其他數(shù)據(jù)。.text部分通常是只讀的，而.data部分支持寫入。

在第2行中，我們定義了一個(gè)名為_start的全局函數(shù)。這是該工程的注入點(diǎn)。操作系統(tǒng)將從這一點(diǎn)開始運(yùn)行代碼。該函數(shù)的實(shí)際定義在第4行。函數(shù)有兩個(gè)功能：第5-9行將消息打印到屏幕，第11-13行終止程序。實(shí)際上11-13行可以省略掉，這時(shí)候程序?qū)⒆址蛴?#8221;Hello，World ChongChong”并退出，但退出時(shí)候可能會(huì)崩潰試圖執(zhí)行一些隨機(jī)無效的指令，它恰好是內(nèi)存中的下一個(gè)。

打印消息（r0，r1，r2寄存器和swi）

通過調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用來打印到屏幕。系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供的功能。本程序中我們調(diào)用了write()系統(tǒng)調(diào)用，通過將值4賦值給名為r7（第8行）的CPU寄存器中來指示，然后執(zhí)行”swi $0″指令（第9行），該指令直接調(diào)用在Android內(nèi)部運(yùn)行的Linux內(nèi)核。

系統(tǒng)調(diào)用的參數(shù)通過其他寄存器傳遞：r0表示我們要打印的文件描述符的編號(hào)。我們給他賦值為1（第5行），這個(gè)我們都熟悉，標(biāo)號(hào)為1的文件描述符實(shí)際上就是stdout，標(biāo)準(zhǔn)輸出，這樣就功能在屏幕上打印。

r1表示我們要載入的數(shù)據(jù)的內(nèi)存地址，因此我們給它賦值為”Hello，World ChongChong”字符串的地址（第6行）。r2告訴Android我們要寫入多少字節(jié)。我們將其設(shè)置為message_len（第7行）的值，該值在第18行使用特殊的語(yǔ)法計(jì)算：點(diǎn)符號(hào)表示當(dāng)前的內(nèi)存地址，因此”. – message”表示當(dāng)前內(nèi)存地址減去message的地址。這就計(jì)算了message的長(zhǎng)度?？傊?-9行中的代碼相當(dāng)于以下c代碼：

#define message “Hello, World ChongChong n”

write(1, message, sizeof(message));

結(jié)束程序（r0，r7）

結(jié)束程序要簡(jiǎn)單得多,我們只需要將退出代碼賦值給r0（第11行），然后我們將值1（即exit()系統(tǒng)調(diào)用的值）賦值給r7（第12行），并且再次調(diào)用內(nèi)核（第13行）。

如果有興趣，你可以參考在安卓源代碼中相關(guān)的Android系統(tǒng)調(diào)用列表及其編號(hào)。你也可以在那里找到write()和exit()函數(shù)的實(shí)現(xiàn)，它們調(diào)用相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)用，就像我們一樣。

編譯源碼

為了編譯匯編程序，你需要Android NDK，即Native Development Kit，它包含一組用于ARM平臺(tái)的編譯器和構(gòu)建工具。你可以直接從官方網(wǎng)站下載，也可以通過Android Studio安裝：

轉(zhuǎn)到”SDK工具”并選中”NDK”，然后單擊”確定”。另請(qǐng)注意Android SDK位置

獲得NDK后，你需要搜索一個(gè)名為arm-linux-androideabi-as的文件，它是ARM平臺(tái)的匯編程序。如果你是通過Android Studio下載的，請(qǐng)?jiān)贏ndroid SDK位置內(nèi)查找。在我的機(jī)器上，它位于：

ndk-bundletoolchainsarm-linux-androideabi-4.9prebuiltwindows-x86_64bin

根據(jù)不同的NDK版本和操作系統(tǒng)該路徑會(huì)略有變化，根據(jù)實(shí)際環(huán)境選擇。該文件內(nèi)置了ARM匯編程序。

將源代碼保存為hello.s的文件。然后運(yùn)行以下命令將編譯為機(jī)器代碼：

arm-linux-androideabi-as -o hello.o hello.s

以上命令會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名為hello.o的可執(zhí)行文件。

然后再通過調(diào)用鏈接器將其轉(zhuǎn)換為可在你的設(shè)備上運(yùn)行的ELF二進(jìn)制文件：

arm-linux-androideabi-ld -o hello hello.o

你現(xiàn)在有一個(gè)名為hello的文件，其中包含你的程序，可以運(yùn)行。

運(yùn)行程序

安卓應(yīng)用程序通常以APK格式分發(fā)。這是一種特殊的ZIP文件，安卓希望以特定的方式構(gòu)建，并且應(yīng)該包含Java類（你可以使用本機(jī)C/C 或者其他語(yǔ)言編寫具體的應(yīng)用代碼，但入口點(diǎn)仍然必須是是Java） 。

為了方便運(yùn)行我們的應(yīng)用程序，我們使用adb將其復(fù)制到她的Android設(shè)備的臨時(shí)文件夾，然后使用adb shell運(yùn)行應(yīng)用程序并查看輸出：

adb push hello /data/local/tmp/hello

adb shell chmod x /data/local/tmp/hello

最后，運(yùn)行應(yīng)用程序：

adb shell /data/local/tmp/hello

Hello World Chongchon

總結(jié)

為安卓設(shè)備編寫匯編代碼是熟悉ARM體系結(jié)構(gòu)的好方法，幫我們了解每天使用的APP是如何運(yùn)行，及其底層的工作原理，我曾經(jīng)在以前的文章和回答中回答過匯編作為一個(gè)必須要技能，我們不必須要精通但是每個(gè)人都需要學(xué)習(xí)一點(diǎn)，這樣有助于我們了解計(jì)算機(jī)體系結(jié)果和底層的運(yùn)行原理。