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前言

最近看 ObjC的runtime 是怎么實(shí)現(xiàn) +load 鉤子函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。進(jìn)而引申分析了 dyld 處理 Mach-O 的這部分機(jī)制。

1.簡(jiǎn)單分析 Mach-O 在dyld 中是如何被加載到內(nèi)存中的;

2.分析了 +load 的 特殊加載時(shí)機(jī)；

+ load

上圖的調(diào)用棧告訴我們哪些函數(shù)被調(diào)用了。

dyld 是Apple 的動(dòng)態(tài)鏈接器；在 xnu 內(nèi)核為程序啟動(dòng)做好準(zhǔn)備后，就會(huì)將 PC 控制權(quán)交給 dyld 負(fù)責(zé)剩下的工作 （dyld 是運(yùn)行在 用戶態(tài)的， 這里由 內(nèi)核態(tài) 切到了用戶態(tài)）。

每當(dāng)有新的鏡像加載之后，都會(huì)執(zhí)行 load-p_w_picpaths 方法進(jìn)行回調(diào)，這里的回調(diào)是在整個(gè)ObjC runtime 初始化時(shí) -objc-init 注冊(cè)的 :

有新的鏡像被 map 到 runtime 時(shí)，調(diào)用 load-p_w_picpaths 方法，并傳入最新鏡像的信息列表 infoList：

這里的鏡像就是 一些 System framework 的二進(jìn)制。

進(jìn)入 下圖函數(shù) load-p_w_picpaths-nolock 查找 load 函數(shù)

調(diào)用 prepare-load-methods 對(duì) load 方法的調(diào)用進(jìn)行準(zhǔn)備（將需要調(diào)用 load 方法的類(lèi)添加到一個(gè)列表中)

調(diào)用 -getObjc2NonlazyClassList 獲取所有的類(lèi)的列表之后，會(huì)通過(guò) remapClass 獲取類(lèi)對(duì)應(yīng)的指針，然后調(diào)用 schedule-class-load 遞歸地 將當(dāng)前類(lèi)和沒(méi)有調(diào)用 + load 父類(lèi)進(jìn)入列表。

在執(zhí)行 add-class-to-loadable-list(cls) 將當(dāng)前類(lèi)加入加載列表之前，會(huì)先把父類(lèi)加入待加載的列表，保證父類(lèi)在子類(lèi)前調(diào)用 load 方法。

在將鏡像加載到運(yùn)行時(shí)、對(duì) load 方法的準(zhǔn)備就緒，執(zhí)行 call-load-methods，開(kāi)始調(diào)用 load 方法：

其中 call-class-loads 會(huì)從一個(gè)待加載的類(lèi)列表 loadable-classes 中尋找對(duì)應(yīng)的類(lèi)，然后找到 @selector(load) 的實(shí)現(xiàn)并執(zhí)行。

分析到這里，已經(jīng)能得知 load 函數(shù)是如何被調(diào)用的。

接下來(lái)分析 dyld 這部分怎么加載鏡像的

1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

mach-o 文件頭 操作。

1.2 ImageLoader

每一個(gè)加載的 Mach-O 文件都會(huì)存在這樣一個(gè)ImageLoader 的 實(shí)例，上圖可以看出 這里ImageLoader是一個(gè)抽象類(lèi)，每一種具體的Mach-O 文件都會(huì)繼承 ImageLoader類(lèi)， 繼承關(guān)系 如下圖：

 在加載時(shí)會(huì)根據(jù)Mach-O的格式不同選擇生成不用的實(shí)例。

1.3 -main

在調(diào)用-main 函數(shù)之后，做了一下幾件事情：

1. 選擇運(yùn)行環(huán)境（iOS 模擬器）

2. 初始化數(shù)據(jù)、設(shè)置全局變量、上下文信息

3. 檢查文件是否Restricted

走完這些流程，就會(huì)調(diào)用 instantiateFromLoadedImage 函數(shù)，開(kāi)始加載Mach-O 并且實(shí)例化 為 ImageLoader。

1.4 instantiateFromLoadedImage

這個(gè)函數(shù)做了三件事情：

1. 檢查Mach-O 文件是否合法

2. 初始化 ImageLoader 實(shí)例

3. 調(diào)用addImage 函數(shù)添加 初始化后的實(shí)例到管理模塊中

1.5 isCompatibleMachO

Mach-O 文件的合法性檢查：

1. mach-header 中的 cputype與當(dāng)前運(yùn)行的CPU 版本是否支持

2. mach-header 中的 subtype 在該CPU 架構(gòu)下的所有版本都可以支持

cputype 就是CPU 平臺(tái)， x86，ARM ，POWERPC 等， 而subtype 就是同一個(gè)平臺(tái)下的不同版本， 例如：arm7，arm7.

1.6 ImageLoaderMachO: : instantiateMainExecutable

該函數(shù)主要通過(guò) sniffLoadCommands 函數(shù)來(lái)判斷 Mach-O 文件是否是壓縮過(guò)的，然后分別 選擇不同的 子類(lèi)實(shí)例化。

1.7 sniffLoadCommands

這個(gè)函數(shù)主要做兩件事情

1. 判斷Mach-O文件是classic的還是compressed的。

2. 獲取mach-O文件的segment的數(shù)量。

1.8 ImageLoaderMachOClassic: :instantiateMainExecutable

classic 與 compressed 的初始化大同小異，先分析Classic 的實(shí)現(xiàn)

可以看到加載的核心代碼 還在 instantiateStart 函數(shù)中

1.9 instantiateStart

這里仍然沒(méi)有出現(xiàn)加載的核心代碼，只是根據(jù)之前獲得的數(shù)據(jù)申請(qǐng)分配了內(nèi)存，并計(jì)算 segments的 指針。 ImageLoaderMachOClassic 的構(gòu)造函數(shù)才是加載 的核心邏輯。

2.0 ImageLoaderMachOClassic

根據(jù)Mach-O 文件 segments 將數(shù)據(jù)加載到 內(nèi)存中， 任何返回 調(diào)用 addImage 函數(shù)。

2.1 addImage

這個(gè)函數(shù)只是做了數(shù)據(jù)更新

1. 將p_w_picpath 添加到管理容器中

2. 更新了內(nèi)存分布的信息

end

整個(gè)加載過(guò)程基本分為三個(gè)步驟：

1. 合法加測(cè)

2. 解析Mach-O文件頭信息，將segments 的具體信息 構(gòu)建到p_w_picpath 的實(shí)例中

3. 添加p_w_picpath 到管理容器

根據(jù) dyld的源代碼的粗略分析， 更多信息需要分析 xnu 內(nèi)核代碼。

參考

ObjC runtime 源代碼

dyld 源代碼

《Mac OSX and iOS Internals》

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新聞名稱(chēng)：dyld加載Mach-O-創(chuàng)新互聯(lián)
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