dyld加载流程探索

2020-10-16  本文已影响0人  灰溜溜的小王子
main函数之前底层做了那些准备？
准备

创建一个工程，在ViewController中重写了load方法，在main中加了一个C++方法，即kcFUnc如图

main中添加c++方法
viewController中添加load方法并打印
打印结果如下：
打印结果
结果：在main函数中打印之前首先打印了viewController 中load方法其次打印了c++函数，那么为什么会出现这种情况？为了探索这个问题，在C++函数执行打印下断点，结果如图

结论： 在main函数执行之前需要dyld参与
那么什么是dyld？

dyld（the dynamic link editor）是苹果的动态链接器，是苹果操作系统的重要组成部分，在app被编译打包成可执行文件格式的Mach-O文件后，交由dyld负责连接，加载程序。

app编译成可执行文件Mach-O格式流程 编译器原理

Mach-O编译过程.jpg
静态库 和 动态库

1.从打印的堆栈信息来看程序是从dyld中的_dyld_start开始的所以下载dyld源码在dyld中全局搜索_dyld_start

image.png
2.搜索dyldbootstrap找到uintptr_t start(const dyld3::MachOLoaded* appsMachHeader, int argc, const char* argv[], const dyld3::MachOLoaded* dyldsMachHeader, uintptr_t* startGlue)函数，其核心是返回值的调用了dyld的main函数，其中macho_header是Mach-O的头部，而dyld加载的文件就是Mach-O类型的，即Mach-O类型是可执行文件类型，由四部分组成：Mach-O头部、Load Command、section、Other Data，可以通过MachOView查看可执行文件信息Mach-O类型是可执行文件类型 
uintptr_t start(const dyld3::MachOLoaded* appsMachHeader, int argc, const char* argv[],
                const dyld3::MachOLoaded* dyldsMachHeader, uintptr_t* startGlue)
{
....省略部分代码
    // now that we are done bootstrapping dyld, call dyld's main
    uintptr_t appsSlide = appsMachHeader->getSlide();
    return dyld::_main((macho_header*)appsMachHeader, appsSlide, argc, argv, envp, apple, startGlue);
}

3.第二步返回main方法上方注释"现在我们完成了引导程序，请调用dyld的main进入dyld::_main()"函数,由于此函数信息较长，可调重要参数进行分析：

#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
    if ( !gLinkContext.allowEnvVarsPrint && !gLinkContext.allowEnvVarsPath && !gLinkContext.allowEnvVarsSharedCache ) {
        pruneEnvironmentVariables(envp, &apple);
        // set again because envp and apple may have changed or moved
        setContext(mainExecutableMH, argc, argv, envp, apple);
    }
    else
#endif
    {
        //检查环境
        checkEnvironmentVariables(envp);
        //将其设置默认值
        defaultUninitializedFallbackPaths(envp);
    }
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED

getHostInfo(mainExecutableMH, mainExecutableSlide);

image->recursiveBind(gLinkContext, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true);

initializeMainExecutable();

主要分析第三步和第八步

第三步:主程序初始化

-sMainExecutable表示主程序变量，查看其赋值，是通过instantiateFromLoadedImage静态函数初始化

sMainExecutable = instantiateFromLoadedImage(mainExecutableMH, mainExecutableSlide, sExecPath);
第八步：执行初始化方法
notifySingle函数
(*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());


void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                _dyld_objc_notify_init      init,
                                _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped)
{
    dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
}

在dyld中并没有搜索到函数_dyld_objc_notify_register函数的调用，此函数需要在libobjc源码中搜索.

load_images函数实现
load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
    if (!didInitialAttachCategories && didCallDyldNotifyRegister) {
        didInitialAttachCategories = true;
        loadAllCategories();
    }

    // Return without taking locks if there are no +load methods here.
    if (!hasLoadMethods((const headerType *)mh)) return;

    recursive_mutex_locker_t lock(loadMethodLock);

    // Discover load methods
    {
        mutex_locker_t lock2(runtimeLock);
        prepare_load_methods((const headerType *)mh);
    }

    // Call +load methods (without runtimeLock - re-entrant)
    call_load_methods();
}

void call_load_methods(void)
{
  ...
    // Re-entrant calls do nothing; the outermost call will finish the job.
    if (loading) return;
    loading = YES;
    void *pool = objc_autoreleasePoolPush();
    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);
    objc_autoreleasePoolPop(pool);
    loading = NO;
}
doInitialization 函数
bool ImageLoaderMachO::doInitialization(const LinkContext& context)
{
    CRSetCrashLogMessage2(this->getPath());

    // mach-o has -init and static initializers
    doImageInit(context);
    doModInitFunctions(context);
    
    CRSetCrashLogMessage2(NULL);
    
    return (fHasDashInit || fHasInitializers);
}

此处又分了两个部分doImageInit(context)函数 和doModInitFunctions(context)函数

第一部分doImageInit
第二部分doModInitFunctions

但是_objc_init函数什么时间调用还是未曾可知，load_images函数还是未被注册，也即是程序运行+load无从说起

_objc_init

故最终dyld加载流程，如下图所示，图中也诠释了前文中的问题：为什么是load-->Cxx-->main的调用顺序

dyld加载流程
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