iOS 底层探索 文章汇总

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• 一、LLVM编译
• 二、创建自定义Clang插件

一、LLVM编译

1.1、LLVM 下载

当前系统环境如下：
OS：macOS Big Sur， 芯片：Apple Silicon M1
根据Mac当前系统下载LLVM Releases源码，保存的路径中不要包含空格之类的字符，这里选择当前最新的llvmorg-11.0.0源码。
https://github.com/llvm/llvm-project/releases/tag/llvmorg-11.0.0
下载 Source code(zip)

1.2、LLVM编译

由于最新的L LVM只支持cmake来编译了，我们还需要安装cmake。

安装 cmake

• 查看brew是否安装cmake如果有就跳过下面的步骤

brew list

• 通过brew安装cmake

brew install cmake

1.2.1、通过Xcode编译LLVM

cd llvm-project文件夹
mkdir build_xcode
cd build_xcode
cmake -G Xcode ../llvm

cmake完成后会在build_xcode中出现Xcode项目
在Xcode中使用Automatically Create Schemes然后选择ALL_BUILD Schemes编译项目（Xcode能编译成功）

1.2.2、通过ninja编译LLVM

• 使用ninja进行编译则还需要安装ninja。使用brew install ninja命令即可安装ninja。
• 在llvm源码文件夹中新建一个build_ninja目录， 最终会在build_ninja目录下生成build.ninja。
• 在llvm源码文件夹中新建一个llvm_release目录，最终编译文件会在llvm_release文件夹路径下。

cd build_ninja
cmake -G Ninja ../llvm -DCMAKE_INSTALL_PREFIX= 安装路径(本机为/Users/xxx/xxx/LLVM/llvm_release)
注意DCMAKE_INSTALL_PREFIX后面不能有空格。

• 依次执行编译、安装指令。

ninja
ninja install（这步执行报错，可能是ninja未适配M1）

二、创建自定义Clang插件

2.1、创建插件

1、在/llvm-project/clang/tools目录下新建插件CJPlugin

2 、修改/llvm-project/clang/tools目录下的CMakeLists.txt文件，新增add_clang_subdirectory(CJPlugin)

image.png

3、在CJPlugin目录下新建一个名为CJPlugin.cpp的文件和CMakeLists.txt的文件。在CMakeLists.txt中添加如下代码：

add_llvm_library( CJPlugin MODULE BUILDTREE_ONLY
  CJPlugin.cpp
)

4、接下来利用cmake重新生成一下Xcode项目

cd build_xcode
cmake -G Xcode -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;libcxx;libcxxabi" ../llvm //此命令会编译clang目录下的自定义插件

5、最后可以在LLVM的Xcode项目中可以看到Loadable modules目录下有自己的Plugin目录了。我们可以在这里面编写插件代码。

2.2、编写插件代码

#include <iostream>
#include "clang/AST/AST.h"
#include "clang/AST/DeclObjC.h"
#include "clang/AST/ASTConsumer.h"
#include "clang/ASTMatchers/ASTMatchers.h"
#include "clang/Frontend/CompilerInstance.h"
#include "clang/ASTMatchers/ASTMatchFinder.h"
#include "clang/Frontend/FrontendPluginRegistry.h"

using namespace clang;
using namespace std;
using namespace llvm;
using namespace clang::ast_matchers;

namespace CJPlugin {
class CJASTConsumer: public ASTConsumer {
public:
    // clang 解析完一个顶级的声明的回调
    bool HandleTopLevelDecl(DeclGroupRef D) {
        cout<<"正在解析..."<<endl;
        return true;
    }
    
    // clang 解析完整个文件的回调
    void HandleTranslationUnit(ASTContext &context) {
        cout<<"文件解析完毕！"<<endl;
    }
};

// 继承PluginASTAction实现我们自定义的Action
class CJASTAction: public PluginASTAction {
public:
    unique_ptr<ASTConsumer> CreateASTConsumer(CompilerInstance &CI, StringRef iFile) {
        return unique_ptr<CJASTConsumer> (new CJASTConsumer);
    }
    
    bool ParseArgs(const CompilerInstance &CI, const std::vector<std::string> &args) {
        return true;
    }
};

// 注册插件
static FrontendPluginRegistry::Add<CJPlugin::CJASTAction> CJ("CJPlugin", "This is the description of the plugin");
}

2.3、测试插件代码

• 编译Xcode项目
• 编写测试源码

vi hello.m

int sum (int a);
int a;
int sum (int a) {
       int b = 10;
       return a + b + 10;
}

int sum2 (int a, int b) {
       int c = 10;
       return a + b + c;
}

• 使用自己编译的clang文件路径和插件路径测试

命令如下：

自己编译的clang文件路径 -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator14.3.sdk -Xclang -load -Xclang 插件(.dylib)路径 -Xclang -add-plugin -Xclang CJPlugin(插件名) -c 源码路径

测试结果：

2.4、Xcode集成插件

1、新建测试项目Test_LLVM，并添加如下代码：

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) NSString *name;
@property (nonatomic, strong) NSArray *arrs;

@end

我们接下来使用我们自定义的clang插件提示属性定义存在的问题。

使用原生的clang解析ViewController.m并生成AST：

cd ViewController.m所在的目录
clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator14.2.sdk -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump ViewController.m

从AST中我们发现属性定义节点名为ObjCPropertyDecl，因此我们自定clang中需要过滤出ObjCPropertyDecl节点。

2、修改代码过滤出ViewController.m中的ObjCPropertyDecl节点

namespace CJPlugin {

class CJMatchCallback: public MatchFinder::MatchCallback {
private:
    CompilerInstance &CI;
    // 排除系统的属性
    bool isUserSourceCode(const string filename) {
        if (filename.empty()) return false;
        if (filename.find("/Applications/Xcode.app/") == 0) return false;
        return true;
    }

    // 判断是否使用copy修饰
    bool isShouldUseCopy(const string typeStr) {
        if (typeStr.find("NSString") != string::npos || typeStr.find("NSArray") != string::npos || typeStr.find("NSDictionary") != string::npos/*...*/) {
            return true;
        }
        return false;
    }

public:
    CJMatchCallback(CompilerInstance &CI) :CI(CI) {}
    void run(const MatchFinder::MatchResult &Result) {
        // 通过Result获取到节点
        const ObjCPropertyDecl *propertyDecl = Result.Nodes.getNodeAs<ObjCPropertyDecl>("objcPropertyDecl");
        // 获取文件名称
        string fileName = CI.getSourceManager().getFilename(propertyDecl->getSourceRange().getBegin()).str();
        
        if (propertyDecl && isUserSourceCode(fileName)) {
            string typeStr = propertyDecl->getType().getAsString();
            cout<<"拿到属性："<<typeStr<<"属于文件："<<fileName<<endl;
            // 拿到节点的描述信息
            ObjCPropertyAttribute::Kind attrKind = propertyDecl->getPropertyAttributes();
            if (propertyDecl->getTypeSourceInfo() && isShouldUseCopy(typeStr) && !(attrKind & ObjCPropertyAttribute::kind_copy)) {
                cout<<"推荐使用 copy 修饰"<<endl;
            }
        }
    }
};

class CJASTConsumer: public ASTConsumer {
private:
    MatchFinder matcher;// AST节点查找过滤器
    CJMatchCallback callback;
public:
    CJASTConsumer(CompilerInstance &CI) :callback(CI) {
        // 添加一个MatchFinder去匹配objcPropertyDecl节点
        // 回调在CJMatchCallback中的run方法中
        matcher.addMatcher(objcPropertyDecl().bind("objcPropertyDecl"), &callback);//绑定标记"objcPropertyDecl"和取的时候一致即可
    }
    // clang 解析完一个顶级的声明的回调
    bool HandleTopLevelDecl(DeclGroupRef D) {
        cout<<"正在解析..."<<endl;
        return true;
    }
    
    // clang 解析完整个文件的回调
    void HandleTranslationUnit(ASTContext &context) {
        matcher.matchAST(context);
        cout<<"文件解析完毕！"<<endl;
    }
};

// 继承PluginASTAction实现我们自定义的Action
class CJASTAction: public PluginASTAction {
public:
    unique_ptr<ASTConsumer> CreateASTConsumer(CompilerInstance &CI, StringRef iFile) {
        return unique_ptr<CJASTConsumer> (new CJASTConsumer(CI));//CI用于户过滤系统属性
    }
    
    bool ParseArgs(const CompilerInstance &CI, const std::vector<std::string> &args) {
        return true;
    }
};

// 注册插件
static FrontendPluginRegistry::Add<CJPlugin::CJASTAction> CJ("CJPlugin", "This is the description of the plugin");
}

使用自定义clang解析ViewController.m代码如下:

cd ViewController.m所在的目录
/Users/ztkj/Projects/LLVM_Projects/llvm-project/build_xcode/Debug/bin/clang -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator14.3.sdk  -Xclang -load -Xclang /Users/ztkj/Projects/LLVM_Projects/llvm-project/build_xcode/Debug/lib/CJPlugin.dylib -Xclang -add-plugin -Xclang CJPlugin -c ViewController.m 

测试结果：

3、添加Xcode显示自定义提示的代码

cout<<"推荐使用 copy 修饰"<<endl;
// 诊断引擎
DiagnosticsEngine &diag = CI.getDiagnostics();
diag.Report(propertyDecl->getBeginLoc(), diag.getCustomDiagID(DiagnosticsEngine::Warning, "%0推荐使用 copy 修饰"))<<typeStr;//%必须带参数否者会报错

测试结果：

4、加载插件

打开测试项目，在Build Settings -> Other C Flags添加如下内容：

-Xclang -load -Xclang (.dylib)动态库路径 -Xclang -add-plugin -Xclang CJPlugin

5、设置编译器

• 由于Clang插件需要使用对应的版本去加载，如果版本不一致就会导致编译错误，如下图所示：
  

  

• 在Build Settings栏目中新增两项用户定义的设置
  

  

• 分别是CC 和 CXX
CC对应的是自己编译的clang的绝对路径
  CXX对应的是自己编译的clang++的绝对路径
  

• 接下来在Build Settings栏目中搜索index，将Enable Index-Wihle-Building Functionality的Default改为NO。
  

6、编译Test_LLVM项目成功后即可看到Xcode显示自定义clang插件中的提示

目前自定义的插件必须编译后才能显示提示，代码修改后也不会自动更新提示，且还没完善Fix功能。