dalvik 字节码验证 - dex2oat

Question

我在字节码级别检测了一个应用程序，并从 dex2oat 得到以下验证错误：

2020-09-23 19:39:04.005 4864-4864/? W/dex2oat: Verification error in int a.d.cg.b(byte[], int, int)
2020-09-23 19:39:04.005 4864-4864/? W/dex2oat: int a.d.cg.b(byte[], int, int): [0x25] 
2020-09-23 19:39:04.005 4864-4864/? W/dex2oat: int a.d.cg.b(byte[], int, int): [0x27] 
2020-09-23 19:39:04.005 4864-4864/? W/dex2oat: int a.d.cg.b(byte[], int, int) failed to verify: int a.d.cg.b(byte[], int, int): [0x2C] monitor-exit on non-object (Undefined)

此方法的 smali 表示如下：

.method b([BII)I
    .locals 4

    move-object/from16 v2, p0

    move-object/from16 v3, p1

    move/from16 p0, p2

    move/from16 p1, p3

    iget-object v0, v2, La/d/cg;->a:La/d/bj;

    iget-object v0, v0, La/d/bj;->p:Ljava/io/InputStream;

    if-eqz v0, :cond_0

    const-string p2, "La/d/cg;->b([BII)I->3"

    invoke-static/range {p2 .. p2}, Lde/tracer/Tracer;->trace(Ljava/lang/String;)V

    iget-object v0, v2, La/d/cg;->a:La/d/bj;

    iget-object v0, v0, La/d/bj;->p:Ljava/io/InputStream;

    check-cast v0, La/d/cn;

    iget-object v1, v0, La/d/cn;->b:Ljava/lang/Object;

    monitor-enter v1

    :try_start_0
    invoke-virtual {v0, v3, p0, p1}, La/d/cn;->b([BII)I

    iget-object v0, v0, La/d/cn;->b:Ljava/lang/Object;

    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/Object;->notify()V

    monitor-exit v1

    :cond_0
    const-string p2, "La/d/cg;->b([BII)I->12"

    invoke-static/range {p2 .. p2}, Lde/tracer/Tracer;->trace(Ljava/lang/String;)V

    return p1

    :catchall_0
    move-exception v0

    monitor-exit v1
    :try_end_0
    .catchall {:try_start_0 .. :try_end_0} :catchall_0

    throw v0
.end method

未检测的版本不包含跟踪器的调用和前面定义跟踪字符串的 const-string 指令。此外，前四个移动指令在原始版本中也没有出现；它们用于在 'end' 获得免费寄存器。我也给smali文件注解了寄存器类型信息，输出如下（只有验证错误描述的有意思的部分）：

    #@1b
    #v0=(Reference,La/d/cn;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    monitor-enter v1
    #v0=(Reference,La/d/cn;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@1c
    :try_start_1c
    #v0=(Reference,La/d/cn;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    invoke-virtual {v0, v3, p0, p1}, La/d/cn;->b([BII)I
    #v0=(Reference,La/d/cn;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@1f
    #v0=(Reference,La/d/cn;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    iget-object v0, v0, La/d/cn;->b:Ljava/lang/Object;
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@21
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    invoke-virtual {v0}, Ljava/lang/Object;->notify()V
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@24
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    monitor-exit v1
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Reference,Ljava/lang/Object;);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@25
    :cond_25
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;):merge{0xc:(Reference,Ljava/io/InputStream;),0x24:(Reference,Ljava/lang/Object;)}
    #v1=(Conflicted):merge{0xc:(Uninit),0x24:(Reference,Ljava/lang/Object;)}
    #v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);
    #p2=(Conflicted):merge{0xc:(Integer),0x24:(Reference,Ljava/lang/String;)}
    #p3=(Integer);
    const-string p2, "La/d/cg;->b([BII)I->12"
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@27
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    invoke-static/range {p2 .. p2}, Lde/tracer/Tracer;->trace(Ljava/lang/String;)V
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@2a
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);
    return p1
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Reference,Ljava/lang/String;);p3=(Integer);

    #@2b
    :catchall_2b
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Object;):merge{0xc:(Reference,Ljava/io/InputStream;),0x1b:(Reference,La/d/cn;),0x1c:(Reference,La/d/cn;),0x1f:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x21:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x24:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x25:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x2b:(Reference,Ljava/lang/Throwable;)}
    #v1=(Conflicted):merge{0xc:(Uninit),0x1b:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x1c:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x1f:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x21:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x24:(Reference,Ljava/lang/Object;),0x25:(Conflicted),0x2b:(Conflicted)}
    #v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);
    #p2=(Conflicted):merge{0xc:(Integer),0x1b:(Reference,Ljava/lang/String;),0x1c:(Reference,Ljava/lang/String;),0x1f:(Reference,Ljava/lang/String;),0x21:(Reference,Ljava/lang/String;),0x24:(Reference,Ljava/lang/String;),0x25:(Reference,Ljava/lang/String;),0x2b:(Conflicted)}
    #p3=(Integer);
    move-exception v0
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Throwable;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Conflicted);p3=(Integer);

    #@2c
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Throwable;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Conflicted);p3=(Integer);
    monitor-exit v1
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Throwable;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Conflicted);p3=(Integer);
    :try_end_2d
    .catchall {:try_start_1c .. :try_end_2d} :catchall_2b

    #@2d
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Throwable;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Conflicted);p3=(Integer);
    throw v0
    #v0=(Reference,Ljava/lang/Throwable;);v1=(Conflicted);v2=(Reference,La/d/cg;);v3=(Reference,[B);p0=(Integer);p1=(Integer);p2=(Conflicted);p3=(Integer);
.end method

当查看位置 [0x2C] 时，我只观察到 v1 处于冲突状态并且 [0x2B] 处描述的合并告诉我 uninit 与引用类型合并。我认为这是问题所在并导致验证错误 (https://android.googlesource.com/platform/art/+/master/runtime/verifier/register_line.cc#367)。但是，当考虑附有寄存器类型信息的原始 smali 文件时，我观察到 v1 永远不会处于冲突状态。此外，奇怪的是 - 至少对我来说 - 是我的仪器从未接触过寄存器 v1，因此怎么会发生这种冲突？

Answer 1

问题在于，通过在 try 块中添加对跟踪函数的调用，您将从该位置向 catch-all 异常处理程序添加边。

有些指令能够抛出异常，有些则不能。例如return 指令不能抛出异常，而 invoke 指令可以。因此，对于 try 块中可以抛出的任何指令，将向该 try 块的任何异常处理程序添加一个边缘。

在原来的方法中，方法开始附近的条件（if-eqz v0, :cond_0）直接跳转到了return语句，所以异常处理程序没有优势，因为它不能抛出异常。因此，到达该异常处理程序的唯一方法是通过已设置 v1 的执行路径。

但是，通过添加 invoke 指令，您从那里向异常处理程序添加了一条边，因此现在有一条指向未设置 v1 的异常处理程序的执行路径。

所以基本上，考虑 v0 在条件条件下为 null 的情况（因此采用跳转），然后跟踪函数抛出异常。将调用异常处理程序，但尚未设置 v1。

dalvik 字节码验证 - dex2oat

dalvik bytecode verification - dex2oat

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instrumentation

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