iOS底层探索之dyld(上):动态链接器流程分析
1. 前言
现在的互联网行业,是一天比一天卷,除了底层是必考点了,还有关于APP
的性能优化也是面试常问的点。
在优化之前必须要对应用程序加载
的流程熟悉,那么本次博文就对dyld
进行底层的初步探索分析。
2. 程序加载原理
2.1 代码编译过程
我们都知道代码编写完成,必须通过编译器编译才能变成可以执行的文件。
程序的执行,是把可执行的文件,加载到内存中去执行的,这个可执行的文件(Mach-O
)的运行必须依赖很多的库(.a
/.lib
/.so
),库是可执行的二进制文件,是能够被加载到内存中去的。这些库,可以分为静态库
和动态库
。
2.2 静态库和动态库
- 静态库: 例如
.a
和.framework
。静态库链接时,会被完整地复制到可执行文件中,被使用到了多次,就会复制多份,这样就有多份拷贝很冗余,编译时间长了,还浪费了内存空间。 - 动态库:例如
.dylib
和.framework
。动态库链接时,只会存在一份,并不会复制多份,在内存中共享这一份,系统只加载一次,谁有用到了就去找这一份,减少了程序的体积大小,可以节省编译时间和内存空间。
静态库都好理解,那么动态库在程序中是怎么加载到内存呢?系统是通过怎样的方式来链接的呢?这就用到了一个工具,也就是博文开头提到的dyld
(the dynamic link editor
)动态链接器,
2.3 dyld 动态链接器
dyld
是iOS操作系统的一个重要组成部分,在系统内核做好程序准备工作之后,会交由dyld
负责余下的工作。
dyld
的作用:加载各个库,也就是image
镜像文件,由dyld
从内存中读到表中,加载主程序,link
链接各个动静态库,进行主程序的初始化工作。
上面这个图是
dyld
的加载工作流程图,图中简单的描述了动态库
的注册
和动态库的加载
过程,具体分析还得去看底层源码,那么接下来就去探索分析。
3. 初识dyld
3.1 寻找dyld入口
程序的执行我们都知道是从
main
函数开始的,那么dyld
在程序的那个阶段执行的呢?是在main
函数执行前,还是再main
函数执行后呢?这我也不得而知。
啊!你这个博主,奇奇怪怪的,你写的博文,你会不知道啊?
这个嘛,就得探索探索了!首先建一个工程将main.m
改写如下:
__attribute__((constructor)) void JPFunc(){printf("来了老弟 : %s \n",__func__);
}int main(int argc, char * argv[]) {NSString * appDelegateClassName;@autoreleasepool {NSLog(@"这是main函数打印");// Setup code that might create autoreleased objects goes here.appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);}return UIApplicationMain(argc, argv, nil, appDelegateClassName);
}
然后运行程序,打印结果如下:
来了老弟 : JPFunc
dyld初探[37212:516752] 这是main函数打印
这个__attribute__((constructor))
是在main
函数之前执行的一个函数。
补充:
GNU C
的一大特色就是__attribute__
机制。__attribute__
可以设置函数属性(Function Attribute
)、变量属性(Variable Attribute
)和类型属性(Type Attribute
)。__attribute__
书写特征是:__attribute__
前后都有两个下划线,并切后面会紧跟一对原括弧,括弧里面是相应的__attribute__
参数。__attribute__
语法格式为:__attribute__ ((attribute-list))
在main
函数执行之前确实是可以执行其他函数的,那么dyld
到现在好像还没有相关线索,那么继续往下探索。
在main
函数打上断点
断点断在
main
函数上,发现在main
之前还调用了一个start
方法。
点开
start
是一个libdyld.dylib start
,突然想起网络上很流行的一句话,欢迎来到德莱联盟
,libdyld.dylib
和这发音好像,哈哈!
但是通过对start
下符号断点,断不住它。说明这不是入口的地方,我们知道还有一个方法+load
,这个是在main
之前必会调用的方法,那么就可以在Viewcontroller
的写下+load
方法添加断点,运行程序。在控制台输入指令bt
,查看调用堆栈信息:
堆栈信息是一个栈结构,先进后出,所以最底下打印的就是最先执行的。所以现在我们已经找到
dyld
的入口了。
3.2 获取dyld源码
_dyld_start
,那么这就涉及到底层源码了,去苹果开放的源码官网opensource
看看dyld源码
我们研究源码,就得去看最新的苹果源码,毕竟技术更新迭代很快,最新的才是最流行的,也是最香的,研究起来才有味道,
dyld
最新的版本是dyld-852,这部分源码是不能编译的,但是并不能妨碍我们去探索它。那么我们现在就去打开dyld
这个牛逼的源码工程一探究竟吧!
3.3 初探dyld 源码
全局搜索
_dyld_start,
发现又是汇编,是不是要疯了啊!
莫慌靓仔,稳住,不会汇编没有关系,请耐心往下看!
在汇编里面发现了一个重要方法,
dyldbootstrap::start
,从红框中的注释可以知道,会调用dyldbootstrap::start
这个C++
函数,那么就可以去全局搜索下,看看C++
函数的命名空间。
从命名空间里面,我们可以找到
start
在start
函数里面返回的是dyld::_main
,这就nice了,突然就很熟悉,很亲切。
博文篇幅有限,下篇继续探索。。。。。
敬请期待!
4. 总结
- 应用程序加载到内存中运行,会通过
dyld
链接各种库 - 库分为
动态库
和静态库
静态库
有多份拷贝,增加包的大小,程序加载链接时间长,浪费了内存空间。动态库
存在一份,并不会复制多份,节省程序加载链接时间和内存空间- iOS的可执行的文件是
Mach-O
- dyld源码可以去苹果的开源opensource查看
更多内容持续更新
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