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

Hello, Android!

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

我們利用一個安卓設(shè)備Galaxy S6 Edge，該機基于ARM架構(gòu)（大多數(shù)智能手機都是基于ARM CPU這和常見的基于X86 平臺 PC或者服務(wù)器不一樣）。我們就以他為例，實現(xiàn)一個匯編版本的”Hello，World”簡單程序，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，那么這個程序可不好理解，但不要擔心，跟著我們一起進行就好了。

程序解釋

程序分為兩部分: .text 部分：包含機器代碼指令。

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

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。我們給他賦值為1（第5行），這個我們都熟悉，標號為1的文件描述符實際上就是stdout，標準輸出，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行使用特殊的語法計算：點符號表示當前的內(nèi)存地址，因此”. – message”表示當前內(nèi)存地址減去message的地址。這就計算了message的長度。總之，第5-9行中的代碼相當于以下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。你也可以在那里找到write()和exit()函數(shù)的實現(xiàn)，它們調(diào)用相應的系統(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”。另請注意Android SDK位置

獲得NDK后，你需要搜索一個名為arm-linux-androideabi-as的文件，它是ARM平臺的匯編程序。如果你是通過Android Studio下載的，請在Android SDK位置內(nèi)查找。在我的機器上，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)該路徑會略有變化，根據(jù)實際環(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。然后運行以下命令將編譯為機器代碼：

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

以上命令會創(chuàng)建一個名為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)備上運行的ELF二進制文件：

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

你現(xiàn)在有一個名為hello的文件，其中包含你的程序，可以運行。

運行程序

安卓應用程序通常以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，并且應該包含Java類（你可以使用本機C/C 或者其他語言編寫具體的應用代碼，但入口點仍然必須是是Java） 。

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

adb push hello /data/local/tmp/hello

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

最后，運行應用程序：

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必須要技能，我們不必須要精通但是每個人都需要學習一點，這樣有助于我們了解計算機體系結(jié)果和底層的運行原理。