mach-O文件结构分析

一、概述

运行时架构(runtime architecture)是针对软件运行环境定义的一系列规则，包括但不限于：

如何为代码和数据(code and data)排位；
在内存中怎样去加载或者追踪程序的部分代码；
告诉编译器应该如何组装代码；
如何调用系统服务，如加载插件；

Mac 系统支持多种运行时架构，但是内核可以直接读取的可执行文件只有一种：Mach-O。因此，mac 的运行时架构也被命名为：Mach-O Runtime Architecture；因此，Mach-O 是一种存储标准，用于 Mach-O runtime architecture 架构中对程序的磁盘存储；

Mach-O 是 mach object 的缩写，在 -objc解决分类不加载的问题的官方文档中，明确指出所有的源文件都会被转化成一个 objcet，只不过最后经过链接操作，工程或被转化成静态库、动态库或者是可执行文件(类型不同的 mach-O)；

Mach-O 文件分为三大部分：

mach-header；
load commands；
segment and section；

二、mach_header

header 位于 Mach-O 文件的头部，其作用是：

识别 Mach-O 的格式；
文件类型；
CPU 架构信息；

64 位 header 结构体如下：

struct mach_header_64 {uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */uint32_t    filetype;   /* type of file */uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */uint32_t    flags;      /* flags */uint32_t    reserved;   /* reserved */
};

1. magic

一个整数，用于标识该文件为 Mach-O 类型。可以理解成多种类型的文件会被加载，而该 Image 如果值为特定的值，则该 Image 为 Mach-O 类型。

另外，如果该 Mach-O 的架构和编译该 Mach-O 文件的 CPU 字节序(大小端)一致，则使用 MH_MAGIC，相反则使用 MH_CIGAM;

32 和 64 位为固定的值：

/* Constant for the magic field of the mach_header (32-bit architectures) */
#define MH_MAGIC    0xfeedface  /* the mach magic number */
#define MH_CIGAM    0xcefaedfe  /* NXSwapInt(MH_MAGIC) *//* Constant for the magic field of the mach_header_64 (64-bit architectures) */
#define MH_MAGIC_64 0xfeedfacf /* the 64-bit mach magic number */
#define MH_CIGAM_64 0xcffaedfe /* NXSwapInt(MH_MAGIC_64) */

如 dyld 源码中使用这个字段来判断是否为 Mach-O 文件：

image的使用

2. cputype

一个整数，标志该文件将被使用在何种 CPU 架构上；

定义在如下文件中：

image.png

部分 type 如下：

image.png

3. subtype：

arm 架构下有 arm_v7、arm_all 之类的区别，而 subtype 就是表示这个，部分定义如下：

image.png

4. filetype

filetype 就是我们熟知的 Mach-O 文件的类型，比如动态库、主工程生成可执行文件、bundle 等等，部分 type 如下：

type

举个例子