Dalvik系列02 - 指令格式

简介

该文档描述了Dalvik 可执行文件和Dalvik 字节码的指令格式。

按照位的描述

格式描述表(见下文)的第一列表示个格式的位结构，它由一个或者多个由空格分开的“指令单元”构成，每个指令单元的长度为16位，指令单元中的每个字符表示4个位，按照高位到低位的顺序进行排列，采用"|"进行分割。采用从"A"开始的大写字母用于区分指令单元中的不同字段(每个字段的进一步定义参见语义列)."op"用于标识一个8位宽的操作码，"Ø"用于标识被忽略的位，这些位必须为0.

在大部分情况下，字母是按照代码单元的顺序进行排列，代码单元中按照从低位到高位的顺序进行排序。但是也存在例外情况，为了将含义相近的部分放在一起，可能也会改变顺序。在格式描述中会单独说明。

例如格式"B|A|op CCCC"表示一个格式，由2个代码单元构成。第一个代码单元的低八位表示操作码(opcode)，高八位由一对4位的数据构成;第二个代码单元表示一个单独的16位数据。

格式ID

格式描述表的第二列表示格式的id，用于在其它文档中引用一个格式。

大部分格式id由3个字符构成，2个数字加上1个字母。第1个数字表示代码单元的个数。第2个数字表示该指令格式可以包含的最大的寄存器个数(一些指令格式可以使用可变数量的寄存器),字母"r"表示使用了一段的寄存器。最后一个字符表示了指令格式中的任何类型的附加数据。例如"21t"表示2个代码单元长度的指令，引用了1个寄存器，并且包含了附加数据分支目标("branch target").

建议静态链接的指令格式会加一个"s”作为后缀，一共加起来是4个字符。类似的，建议"inline"链接的会加一个"i"作为后缀.(在这里，内联链接和静态链接类似),最后，a couple oddball suggested formats (e.g., "20bc") include two pieces of data which are both represented in its format ID.

以下是附加数据类型的完整列表。注意，有些格式有不同的大小，由指令格式决定。

b	8	signed byte立即数
c	16, 32	常量池索引
f	16	接口常量 (只用于静态链接的格式)
h	16	signed hat立即数 (hat是32位或者64位数据的高位，这些数据的低位全部为0)
i	32	signed int或者32-bit float立即数
l	64	signed long或者64-bit double立即数
m	16	方法常量 (只用于静态链接的格式)
n	4	signed nibble立即数
s	16	signed short立即数
t	8, 16, 32	分支目标，用于转移指令goto等
x	0	没有附加数据

语法

格式描述表的第三列以人类可读的方式说明了格式的语法，每条指令采用操作码的名字开始，后面带一个或者多个参数，采用逗号进行分割。

每个参数对应第一列的一个字段，与第一列类似，字母每重复一次，代表4个位。例如:一个8个位的字段"BB"在第一列也是BB

寄存器参数采用"vX"这样的格式。使用前缀"v"而没有使用前缀"r"是因为为了避免与实现虚拟机的物理体系结构进行发生冲突。(这样就有可能将虚拟的和物理的寄存器一起进行讨论)

字面量采用"#+X"的形式进行表示，有些格式在表示字面量时，仅记录的字面量的高位（称作hat）,对于这种类型的量，仅仅在语法表示时会写出后面的0，但是在指令中这些0会被省略。

相对地址偏移采用"+X"的形式进行表示。

常量缓存池索引采用kind@X进行表示，kind表示常量缓存池的类型。每个指令只允许使用一种类型的常量缓存池，指令使用缓存池的情况参见指令列表。常量缓冲池包括4种类型:字符串、类型、字段和方法。

类似于常量池的表示方法，预链接采用类似的格式进行表示。有2种预链接值:vtable偏移"vtaboff"和field偏移"fieldoff"

当字段的值不属于格式的一部分，而是一个确定的已经选择的值，采用"[X=N]"形式的前缀进行表示，例如[A=2]

格式描述表

N/A	00x	N/A	用于未使用的操作码的伪格式; 建议用作用作断点操作码的名义格式
ØØ|op	10x	op
B|A|op	12x	op vA, vB
11n	op vA, #+B
AA|op	11x	op vAA
10t	op +AA	goto
ØØ|op AAAA	20t	op +AAAA	goto/16
AA|op BBBB	20bc	op AA, kind@BBBB	suggested format for statically determined verification errors; A is the type of error and B is an index into a type-appropriate table (e.g. method references for a no-such-method error)
AA|op BBBB	22x	op vAA, vBBBB
21t	op vAA, +BBBB
21s	op vAA, #+BBBB
21h	op vAA, #+BBBB0000 op vAA, #+BBBB000000000000
21c	op vAA, type@BBBB op vAA, field@BBBB op vAA, string@BBBB	check-cast const-class const-string
AA|opCC|BB	23x	op vAA, vBB, vCC
22b	op vAA, vBB, #+CC
B|A|opCCCC	22t	op vA, vB, +CCCC
22s	op vA, vB, #+CCCC
22c	op vA, vB, type@CCCC op vA, vB, field@CCCC	instance-of
22cs	op vA, vB, fieldoff@CCCC	suggested format for statically linked field access instructions of format 22c
ØØ|opAAAAAAAA	30t	op +AAAAAAAA	goto/32
ØØ|opAAAA BBBB	32x	op vAAAA, vBBBB
AA|opBBBBBBBB	31i	op vAA, #+BBBBBBBB
31t	op vAA, +BBBBBBBB
31c	op vAA, string@BBBBBBBB	const-string/jumbo
A|G|opBBBB F|E|D|C	35c	[A=5] op {vC, vD, vE, vF, vG}, meth@BBBB [A=5] op {vC, vD, vE, vF, vG}, type@BBBB [A=4] op {vC, vD, vE, vF},kind@BBBB [A=3] op {vC, vD, vE},kind@BBBB [A=2] op {vC, vD}, kind@BBBB [A=1] op {vC}, kind@BBBB [A=0] op {}, kind@BBBB The unusual choice in lettering here reflects a desire to make the count and the reference index have the same label as in format 3rc.
35ms	[A=5] op {vC, vD, vE, vF, vG}, vtaboff@BBBB [A=4] op {vC, vD, vE, vF}, vtaboff@BBBB [A=3] op {vC, vD, vE}, vtaboff@BBBB [A=2] op {vC, vD}, vtaboff@BBBB [A=1] op {vC}, vtaboff@BBBB The unusual choice in lettering here reflects a desire to make the count and the reference index have the same label as in format 3rms.	suggested format for statically linkedinvoke-virtual and invoke-super instructions of format 35c
35mi	[A=5] op {vC, vD, vE, vF, vG}, inline@BBBB [A=4] op {vC, vD, vE, vF}, inline@BBBB [A=3] op {vC, vD, vE}, inline@BBBB [A=2] op {vC, vD}, inline@BBBB [A=1] op {vC}, inline@BBBB The unusual choice in lettering here reflects a desire to make the count and the reference index have the same label as in format 3rmi.	suggested format for inline linked invoke-static and invoke-virtual instructions of format 35c
AA|opBBBB CCCC	3rc	op {vCCCC .. vNNNN}, meth@BBBB op {vCCCC .. vNNNN}, type@BBBB where NNNN = CCCC+AA-1, that isA determines the count 0..255, and C determines the first register
3rms	op {vCCCC .. vNNNN}, vtaboff@BBBB where NNNN = CCCC+AA-1, that isA determines the count 0..255, and C determines the first register	suggested format for statically linkedinvoke-virtual and invoke-super instructions of format 3rc
3rmi	op {vCCCC .. vNNNN}, inline@BBBB where NNNN = CCCC+AA-1, that isA determines the count 0..255, and C determines the first register	suggested format for inline linked invoke-static and invoke-virtual instructions of format 3rc
AA|opBBBBBBBB BBBB BBBB	51l	op vAA, #+BBBBBBBBBBBBBBBB	const-wide