iOS 启动优化-Clang 插桩
前言
在APP启动过程详解+优化（二进制重排）
一文中了解了由于缺页中断导致启动耗时，我们可以编译的时候根据我们.order方法进行排列，但是我们项目比较大的话，找到方法进行排列就比较困难。而这篇文章就是解决这个问题，拭目以待吧。
准备工作
1. Clang插桩配置
LLVM内置一个简单的代码覆盖仪表（SanitizerCoverage）。它将用户定义的函数插入函数、基本块和边缘级别的调用。提供了这些回调的默认实现，并实现简单的覆盖报告和可视化。Clang代码覆盖文章一文有详细的说明，如下：
1.1 配置
如果开发的是oc项目的话，在 Build Settings 里的 Other C Flags 中添加如下配置：
-fsanitize-coverage=trace-pc-guard
Other C Flags配置
在任意一个控制器或者文件添加
文档说明的方法实现，编译通过。如下：
编译方法
运行后打印出方法的实现，如下：
运行打印方法的实现
__sanitizer_cov_trace_pc_guard_init其中的start和stop代表是方法的个数起始和结束的个数，进行for循环，当起始地址的值和终止的相同时return。如下：
查看起止个数
这里
0e表示14个符号，我们添加个 方法 和block，如下：
添加block与方法测试
十六进制
10表示16，那么添加一个方法和block相当于添加了两个符号进去了。
补充：
我们如果swift项目或者混编的话，在 Build Settings 里的 Other Swift Flags 中添加如下配置：
-sanitize-coverage=func
-sanitize=undefined
swift环境配置
1.2 原理
我们使用惯用的手法打开汇编断点查看如下：
main函数中查看汇编断点
汇编断点中可以看出
main函数后会调用__sanitizer_cov_trace_pc_guard，然后继续追踪断点，如下：
断点追踪
发现
[AppDelegate application:didFinishLaunchingWithOptions:]函数会调用__sanitizer_cov_trace_pc_guard。
经过多次的断点跟踪，后续发现在实现我们的方法后都会调用__sanitizer_cov_trace_pc_guard，相当于系统在编译的时候会给我们项目中方法添加hook，进行标记，定位我们的方法。我们是通过Other c Flags添加的标记，所以肯定是在编译期做这个插入代码的动作。
2. 具体实现
之前分析了只要调用我们自身的方法就会调用系统为我们添加的hook，
__builtin_return_address(0)这个函数返回的是上一个函数的地址，也就是调用者，这个PC就是上一个函数的地址，表示第0行插入的__sanitizer_cov_trace_pc_guard。我们取出这个地址的信息,我们通过Dl_info来保存该方法的信息。
Dl_info info;
dladdr(PC, &info);
导入#import <dlfcn.h>，Dl_info的组成，包括路径，方法名，地址。如下：
dl_info结构体
那么知道了信息的保存，就可以运行项目查看方法的名字，如下：
查看方法名字
打印的时候没有
+load方法，我们打断点发现确实进入了，但是guad为0，因此写入的时候去除这个判断。如下：
查看+load方法
2.1 原子操作保存方法名
我们添加1个方法进行获取方法名，我们在存储的时候，多线程调用方法，这个hook也会在多线程，这个时候写入操作的话，会造成线程不安全，因此我们采用原子操作。
我们导入#import <libkern/OSAtomic.h>定义原子队列和定义符号结构体，如下：
声明院子队列和符号结构体
在
hook中写入方法，如下：
hook操作
这里添加
next节点地址也就是PC的信息，方便我们取出的时候判断是否时最后一个，最后一个没有下个节点信息的。
在touchesBegan中添加for循环，如下：
touchesBegan添加for循环查看
结果
死循环了，hook把我们的for循环也捕获了，导致了表一直插入进入死循环，我们修改下标记，如下：
-fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard
运行结果
如果项目中存在
swift代码的话，或者block等则需要判断，如下：
swift与block判断添加
然后进行
添加和反向遍历，并去除本身调用的方法，如下：
添加和反向遍历
最后写入
order文件，如下：
写入order文件
运行并打印结果，按照执行的顺序排列，如下：
打印结果
2.3 链接orderFile
写入在OrderFile中进行链接，编译后方法的顺序就是我们启动时执行的顺序，如下：
链接orderFile
3. 总结
通过官方对方法的hook，定位到实现的方法，存入数组，最后按.order文件进行读取，从而减少page fault的次数，提高启动速度。写入的具体代码：
static OSQueueHead symbolList = OS_ATOMIC_QUEUE_INIT;
//定义符号结构体
typedef struct {
void * pc;
void * next;
} KBNode;
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
// if (!*guard) return;
void *PC = __builtin_return_address(0);
// Dl_info info;
// dladdr(PC, &info);
// NSLog(@"%s\n,\n",info.dli_sname);
KBNode *node = malloc(sizeof(KBNode));
*node = (KBNode){PC,NULL};//赋值，强转，next表示下个节点的地址
OSAtomicEnqueue(&symbolList, node, offsetof(KBNode, next));//原子列表写入方法，并把下个节点的地址写入。
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//定义数组
NSMutableArray<NSString *> * symbleNames = [NSMutableArray array];
while (YES) {
KBNode *node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(KBNode, next));
if (node == NULL) {
break;//没有的话结束
}
Dl_info info;
dladdr(node->pc, &info);
// printf("%s\n",info.dli_sname);
NSString * name = @(info.dli_sname);//转字符串
BOOL isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
NSString * symbolName = isObjc ? name : [@"_" stringByAppendingString:name];
[symbleNames addObject:symbolName];
}
//添加
NSEnumerator * em = [symbleNames reverseObjectEnumerator];
NSMutableArray * funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbleNames.count];
NSString * name;
while (name = [em nextObject]) {
if (![funcs containsObject:name]) {//数组没有name
[funcs addObject:name];
}
}
//去掉自己！
[funcs removeObject:[NSString stringWithFormat:@"%s",__func__]];
//写入文件
//1.编程字符串
NSString * funcStr = [funcs componentsJoinedByString:@"\n"];
NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"test.order"];
NSData * file = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:file attributes:nil];
NSLog(@"%@",funcStr);
}
