目录

• 一、生成目标文件: .o
• 二、查看调试信息
• 三、查看文件内容
• 四、静态库的压缩和解压缩
• 五、创建静态库
• 六、创建动态库
• 七、查看符号表
• 八、生成dSYM文件
• 九、移除符号
• 十、链接器
• 十一、链接动态库与静态库
• 十二、Xcode打印加载的库
• 十三、二进制重排
• 十四、Mach-O File Format

一、生成目标文件: .o

目标文件包含了机器指令代码、数据，链接时需要的信息，符号表、调试信息，字符串表。

1. 不指定target, 默认是Mach-O 64-bit object x86_64 :

clang -x c -g -c a.c -o a.o
-x:指定编译文件语言类型
-g:生成调试信息
-c:生成目标文件，只运行preprocess, compile, assemble, 不链接
-o:输出文件
-I<directory>在指定目录寻找头文件
-L<dir>指定库文件路径(. a\.dylib库文件)
-l<library_name>指定链接的库文件名称(. a\.dylib库文件)
-F<directory>在指定目录寻找framework头文件
-framework <framework_name>在指定链接的framework名称生成相应的LLVM文件格式，来进行链接时间优化
当我们配合着-S使用时，生成汇编语言文件。否则生成bitcode格式的目标文件
-flto=<value>设置LTO的模式: full or thin
-flto 设置LTO的模式: full
-flto=full, 默认值，单片(monolithic) LTO通过将所有输入合并到单个模块中来实现此目的
-flto=thin,使用ThinLTO代替
-emit-llvm
-install_name指定动态库初次安装时的默认路径，向'LC_ID_DYLIB '添加安装路径，该路径作为dyld定位该库。

clang -o是将.c源文件编译成为一个可执行的二进制代码( -o 选项其实是指定输出文件文件名，如果不加-c选项，clang默认会编译链接生成可执行文件，文件的名称由-o选项指定)。

clang-c是使用LLVM汇编器将源文件转化为目标代码。

2. 指定生成Mach-O 64-bit x86-64目标文件格式:

clang -x c -target x86_64-apple-macos10.15 -g -c a.c -o a.o

3. 如果指定target不带apple系统版本(包括macOS，ipadOS，iOS， 真机和模拟器)。例如x86_64， 那么生成的目标文件是Linux的ELF 64-bit :

clang -x c -target x86_64 -g -c a.c -o a.o

4. 编译.m:

clang -x objective-c -target x86_64-apple-macos10.15 \
-fobjc-arc -fmodules -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.15.sdk \
-c test.m -o test.o

clang -x c -g -target arm64- apple-ios13.5 \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS13.6.sdk \
-c a.c -o a.o

5. 编译.mm:
   在mac上编译:

clang -x objective-c++ \
-target x86_64-apple -macos10.15 \
-std=c++11 \
-stdlib=libc++ \
-fobjc-arc \
-fmodules \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.15.sdk \
-c test.mm -o test.o

在模拟器上编译:

clang -x objective-c \
-target x86_64-apple-ios13.5-simulator \
-fobjc-arc \
-fmodules \
-isysroot /Applications/Xcodе.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.6.sdk \
-c test.m o test.0

在模拟器上链接其他三方库:

clang -x objective-c \
-target x86_64-apple-ios13.5-simulator \
-fobjc-arc \
- fmodules \
-isysroot /Applications/Xcode. app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.6.sdk \
-I/Users/ws/Desktop/Library/AFNetworking.framework/Headers -F/Users/ws/Desktop/Library \
-c test.m -o test.o

clang -target x86_64-apple-ios13.5-simulator \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.6.sdk \
-F/Users/ws/Desktop/Library \
-fobjc-arc \
-framework AFNetworking \
-v test.o -o test

clang -target x86_64-apple-ios13.5-simulator \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator13.6.sdk \
-L/Users/ws/Desktop/Library \
-fobjc-arc \
-lAFNetworking \
-dead-strip \
test.o -o test

编译成arm64真机:

clang -target arm64-apple-ios13.5 \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS13.6.sdk \
-L/Users/ ws/Desktop/Library \
-fobjc-arc \
-lAFNetworking \
test.o -o test

clang -target arm64-apple-ios13.5 \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS13.6.sdk \
-F/Users/ws/Desktop//Library \
-fobjc-arc \
-framework AFNetworking \
test.o -o test

6. 生成dSYM文件:

clang -x c -g1 a.c -o a.o
-g1: 将调试信息写入DWARF格式文件

二、查看调试信息

dwarfdump取出并验证DWARF格式调试信息:

dwarfdump a.o
dwarfdump a.dSYM
dwarfdump --lookup 0x100000f20 --arch=x86_64 a.dSYM
--lookup查看地址的调试信息。将显示出所在的目录，文件，函数等信息

三、查看文件内容

otool用来查看Mach-O文件内部结构:

otool -l liba.dylib
otool -h libTest.a

-l:显示解析后的mach header和load command
-h:显示未解析的mach header
-L:打印所有链接的动态库路径
-D:打印当前动态库的install_ name

objdump用来查看文件内部结构，包括ELF和Mach-O:

objdump --macho -h a.o
objdump --macho -x a.o
objdump --macho -s -d a.o
objdump --macho --syms a.o

--macho:指定Mach-O类型
-h: 打印各个段的基本信息
-x: 打印各个段更详细的信息
-d: 将所有包含指定的段反汇编
-s:将所有段的内容以16进制的方式打印出来
--lazy-bind:打印lazy binding info
--syms打印符号表

四、静态库的压缩和解压缩

ar压缩目标文件，并对其进行编号和索引，形成静态库。同时也可以解压缩静态库，查看有哪些目标文件:

ar -rc a.a a.o
-r:添加or替换文件
-c: 不输出任何信息
-t:列出包含的.o目标文件

五、创建静态库

创建库命令:libtool。 可以创建静态库和动态库:

libtool -static -arch_only x86_64 a.o -o a.a 

libtool -static -arch_only arm64 \
-D \
-syslibroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS13.6.sdk \
test.o -o libTest.a

六、创建动态库

clang -dynamiclib \
-target arm64-apple-ios13.5 \
-isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SDKs/iPhoneOS13.6.sdk \
a.o -o a.dylib

七、查看符号表

nm命令:

nm -pa a.o
-a:显示符号表的所有内容
-g:显示全局符号
-p:不排序。显示符号表本来的顺序
-r:逆转顺序
-u: 显示未定义符号

八、生成dSYM文件

dsymutil可以被理解为是调试信息链接器。它按照上面的步骤执行:

• 读取debug map
• 从.o文件中加载DWARF
• 重新定位所有地址
• 最后将全部的DWARF打包成dSYM Bundle
  有了dsYM后，我们就拥有了最标准的DWARF的文件,任何可以dwarf读取工具(可以处理Mach-O二进制文件)都可以处理该标准DWARF)。

dsymutil操作DWARF格式的debug symbol。 可以将可执行文件debug symbol的生成DWARF格式的文件:

dsymutil -f a -o a.dSYM
-f: .dwarf格式文件
-o <filename>: 输出.dSYM格式文件

九、移除符号

strip用来移除和修改符号表:

strip -S a.o
-S删除调试符号
-X移除本地符号，‘L '开头的
-x移除全部的本地符号，只保留全局符号

十、链接器

ld

-all_load加载静态库的包含的所有文件。
-ObjC 加载静态库的包含的所有义的Objective-C类和Category.
-force_load <path_to_archive> 加载静态库中指定的文件

十一、链接动态库与静态库

ld -dylib -arch x86_64 -macosx_version_min 10.13 a.dylib -o a
ld -static -arch x86_64 -e _main a.a -o a

十二、Xcode打印加载的库

Pre-main Time指main函数执行之前的加载时间，包括dylib动态库加载， Mach-O 文件加载， Rebase/Binding，Objective-C Runtime加载等。
Xcode自身提供了一个在控制台打印这些时间的方法:在Xcode中Edit Scheme -> Run -> Auguments添加环境变量DYLD_PRINT_STATISTICS并把其值设为1。
DYLD_PRINT_LIBRARIES:打印出所有被加载的库。
DYLD_PRINT_LIBRARIES_POST_LAUNCH:打印的是通过dlopen调用返回的库，包括动态库的依赖库，主要发生在main函数运行之后。

十三、二进制重排

链接order.fle

ld -o test test.o -lsystem -order_file test.order
ld -o test test.o -lsystem -lc++ -framework Foundation -order_file test.order
ld -map output.map -lsystem -o output a.o

生成Link Map文件

ld -map output .map -lsystem -lc++ -framework Foundation test.o -o output

-map map_file_path生成map文件

主要包括三大部分:
Object Files: 生成二进制用到的`link`单元的路径和文件编号
Sections:记录 Mach-O 每个Segment/section 的地址范围
Symbols:按顺序记录每 个符号的地址范围

install_name_tool
更改动态共享库的安装名称并操纵运行路径

install_name_tool -add_rpath <directory> libs_File 
install name_tool -delete_rpath <directory> libs_File
install_name_tool -rpath <old> <new> libs_File

生成目标文件的过程中发生了什么?

编译器(clang-cl) --> 汇编器(lvm-as)
链接器(lvm-ld)并没有被执行
所以输出的目标文件不会包含Unix程序在被装载和执行时所必须的包含信息，但它以后可以被链接到一个程序。

十四、Mach-O File Format

一个Mach-O文件由两部分组成header 和data。
header:代表了文件的映射，描述了文件的内容以及文件所有内容所在的位置。
data:紧跟header之后，由多个二进制组成，one by one。

• header：
  header:包含三种类型。Mach header, segment, sections
header内的section描述了对应的二进制信息。
  注意:Mach header属于header的一部分，它包含了整个文件的信息和segment信息

• segment：
  Segments(segment commands);指定操作系统应该将Segments加载到内存中的什么位置，以及为该Segments分配的字节数。还指定文件中的哪些字节属于该Segments，以及文件包含多少sections。始终是4096字节或4KB的倍数，其中4096字节是最小大小。

• sections：
  Section:所有sections都在每个segment之后一个接个地描述。 sections里面定义其名称，在内存中的地址，大小，文件中section数据的偏移量和segment名称。

Load Commands

进制文件加载进内存要执行的一些指令。
这里的指令主要在负责我们APP对应进程的创建和基本设置(分配虚拟内存，创建主线程，处理代码签名/加密的工作)，然后对动态链接库(.dylib系统库和我们自己创建的动态库)进行库加载和符号解析的工作。