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OC底层探索16 -应用程序加载

2021-06-21  本文已影响0人  Henry________

1、库&静态库&动态库&dyld

1.1 库

1.2 静态库

1.3 动态库

1.4 dyld动态链接器

dyld(the dynamic link editor):【动态链接器】是苹果操作系统一个重要部分,在 iOS / macOS 系统中,仅有很少的进程只需内核就可以完成加载,基本上所有的进程都是动态链接的,所以 Mach-O 镜像文件中会有很多对外部的库和符号的引用,但是这些引用并不能直接用,在启动时还必须要通过这些引用进行内容填充,这个填充的工作就是由 dyld 来完成的。

2、应用程序加载流程

库&静态库&动态库&dyld分别了解后,需要对整个流程有个认识。

应用程序编译过程.png

3、APP启动加载流程

在任意+(void)load方法中打下断点。

启动入口

3.1 _dyld_start函数

_dyld_start

3.2 start函数

源文件-预编译-编译-汇编-链接-可执行文件 - dyld加载
链接: dyld链接器 - 动静态库(加载UIkit、FOunation库、libSystem) -读到 内存(表)-加载主程序中 -link(链接主程序-链接动态库)-库的初始化- main()


start

3.3 dyld::main函数

这就是dyld最重要的方法。

uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide, 
        int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[], 
        uintptr_t* startGlue)
{
    ......

    // 第一步、设置运行环境,可执行文件准备工作
    ......

    // 第二步、 加载共享缓存(已经加载到内存中的动态库无需再次加载,如:UIKit、Founation等)
    //load shared cache   
    mapSharedCache();
    ......

reloadAllImages:

    ......
    // 第三步、 加载可主执行文件并生成一个ImageLoader实例对象
    // instantiate ImageLoader for main executable
    sMainExecutable = instantiateFromLoadedImage(mainExecutableMH, mainExecutableSlide, sExecPath);

    ......

    // 第四步、   加载插入的动态库
    // load any inserted libraries 
    if  ( sEnv.DYLD_INSERT_LIBRARIES != NULL ) {
        for (const char* const* lib = sEnv.DYLD_INSERT_LIBRARIES; *lib != NULL; ++lib) 
            loadInsertedDylib(*lib);
    }
        
    // 第五步、  链接主程序
    // link main executable 
    link(sMainExecutable, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true, ImageLoader::RPathChain(NULL, NULL), -1);

    ......
    // 第六步、 链接所有插入的动态库
    // link any inserted libraries 
    if ( sInsertedDylibCount > 0 ) {
        for(unsigned int i=0; i < sInsertedDylibCount; ++i) {
            ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
            link(image, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true, ImageLoader::RPathChain(NULL, NULL), -1);
            image->setNeverUnloadRecursive();
        }
        if ( gLinkContext.allowInterposing ) {
            for(unsigned int i=0; i < sInsertedDylibCount; ++i) {
                ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
                // 注册符号插入
                image->registerInterposing(gLinkContext);
            }
        }
    }

    ......
    // 第七步、 弱符号绑定
    sMainExecutable->weakBind(gLinkContext);
        
    sMainExecutable->recursiveMakeDataReadOnly(gLinkContext);

    ......
    // 第八步、   执行初始化方法
    // run all initializers 
    initializeMainExecutable(); 

    // 第九步、 main()调用
    // enter main()
    notifyMonitoringDyldMain();

    return result;
}

由于方法实在过长就简练最重要步骤,有兴趣的同学可以去dyld源码中一探究竟。

3.4 第八步initializeMainExecutable

重点函数,需要单独进行分析:

3.4.1 ImageLoader::runInitializers
3.4.2 ImageLoader::processInitializers
3.4.3 ImageLoader::recursiveInitialization

3.5 notifySingle函数

3.5.1 sNotifyObjCInit赋值
3.5.2 registerObjCNotifiers调用
3.5.3 _objc_init
_objc_init
3.5.4 load_image
void
load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
    // Call +load methods (without runtimeLock - re-entrant)
    call_load_methods();
}

void call_load_methods(void)
{
    do {
        // 1. Repeatedly call class +loads until there aren't any more
        while (loadable_classes_used > 0) {
            call_class_loads();
        }
        // 2. Call category +loads ONCE
        more_categories = call_category_loads();
        // 3. Run more +loads if there are classes OR more untried categories
    } while (loadable_classes_used > 0  ||  more_categories);
}

static void call_class_loads(void)
{
    int i;
    // Call all +loads for the detached list.
    for (i = 0; i < used; i++) {
        Class cls = classes[i].cls;
        load_method_t load_method = (load_method_t)classes[i].method;
        (*load_method)(cls, @selector(load));
    }
}

3.5 小结

在runtime的初始化方法_objc_init中,将所有类load方法的注册到了dyld中等待dyld的调用。也就是说:所有类load方法调用是等:libobjc库加载完成后进行的。

3.6 doInitialization函数

3.5中提到了libobjc初始化时注册了所有类load方法,这一步就是libobjc初始化_objc_init调用的地方

3.7 main()

执行完dyld_start的所有函数之后,就会来到程序的入口main()函数

验证一下:


4、_objc_init调用时机

在3.5中提到了_objc_init中做了部分处理,只知道是在3.6 -doInitialization函数调用的,具体的调用时机需要在可执行的objc源码打下一个符号断定_objc_init

4.1 libSystem库

libSystem库源码

libSystem-init

4.2 libdispatch库

libdispatch

5、 总结

最后求个赞,不过分吧~~~

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