iOS 開發(fā)進(jìn)階文章匯總

一、Mach-O文件格式

Mach-O中文件格式部分如下：

Mach Header的最開始是 Magic Number，表示這是一個 Mach-O 文件，除此之外還包含一些Flags，這些flags 會影響 Mach-O 的解析。
Mach-O中的Load Command __TEXT 中記錄了代碼的大小、第一行代碼的起始位置，dyld根據(jù)這些信息就能讀取到__TEXT代碼段中的代碼。由于Mach-O中都是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，因此dyld根據(jù)結(jié)構(gòu)體內(nèi)存對齊規(guī)則逐個讀取到Load Command。
Load Command LC_MAIN 中保存了入口函數(shù)，默認(rèn)為main，也可以修改入口函數(shù)。
Load Command LC_LOAD_DYLIB中保存了加載的動態(tài)庫
Load Command LC_SYMTAB中保存符號表的位置和信息

1、使用腳本命令查看Mach Header

參照上篇文章中在xcconfig文件中定義shell腳本的參數(shù)如下：

MACHO_PATH = ${BUILD_DIR}/$(CONFIGURATION)$(EFFECTIVE_PLATFORM_NAME)/$(FULL_PRODUCT_NAME)/$(PRODUCT_NAME)
// otool -h ${MACHO_PATH} 也能查看Mach Header
CMD = objdump --macho -private-header ${MACHO_PATH}
TTY = /dev/ttys001

編譯后可以看到控制臺的輸出如下：

2、使用腳本命令查看__TEXT代碼段

xcconfig文件中定義的shell腳本參數(shù)如下：

MACHO_PATH = ${BUILD_DIR}/$(CONFIGURATION)$(EFFECTIVE_PLATFORM_NAME)/$(FULL_PRODUCT_NAME)/$(PRODUCT_NAME)
CMD = objdump --macho -d ${MACHO_PATH}
TTY = /dev/ttys001

注釋main函數(shù)中的代碼并設(shè)置只編譯main.m文件，編譯后可以看到控制臺的輸出如下：

通過上面的操作我們可以發(fā)現(xiàn)Mach-O是可讀的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，同時Mach-O也是可寫的，簽名之前之后都可以修改Mach-O，就像很多破解軟件，修改簽名后的Mach-O再次簽名就可以了。

二、編譯鏈接過程

編譯器編譯過程中主要做了一些工作：

把能變成匯編的代碼盡量變成匯編代碼
把各種符號進(jìn)行歸類，外部導(dǎo)入符號(NSLog...)放到重定位符號表
.o文件鏈接-->多個目標(biāo)文件的合并、符號表合并成一張表-->生成可執(zhí)行文件exec

因此鏈接的過程就是處理目標(biāo)文件符號的過程

鏈接的本質(zhì)就是把多個目標(biāo)文件組合成一個文件

三、C語言符號

main.m文件中準(zhǔn)備如下代碼：

#import <UIKit/UIKit.h>

int global_uninit_value;//全局變量

int global_init_value = 10;
double default_x __attribute__((visibility("hidden"))) ;

static int static_init_value = 9;// 靜態(tài)變量
static int static_uninit_value;

int main(int argc, char * argv[]) {
    static_uninit_value = 10;
    NSLog(@"%d", static_init_value);
}

全局變量的靜態(tài)變量的主要區(qū)別：全局性，全局變量加上static后就變成了本地變量

查看當(dāng)前main.m文件中的符號情況：

MACHO_PATH = ${BUILD_DIR}/$(CONFIGURATION)$(EFFECTIVE_PLATFORM_NAME)/$(FULL_PRODUCT_NAME)/$(PRODUCT_NAME)
CMD = objdump --macho -syms ${MACHO_PATH}
TTY = /dev/ttys001

l：本地符號，g：全局符號
其中符號按照功能可做如下區(qū)分：

Type	說明
f	File
F	Function
O	Data
d	Debug
ABS	Absolute
COM	Common
UND	未定義

xcconfig文件中添加如下參數(shù)脫去調(diào)試符號：

OTHER_LDFLAGS = $(inherited) -Xlinker -S

四、導(dǎo)入符號與導(dǎo)出符號

在main.m函數(shù)中使用了NSLog函數(shù)，那么NSLog就是導(dǎo)入符號，Foundation框架中導(dǎo)出了NSLog符號。

1、查看導(dǎo)出符號的命令如下：

objdump --macho -exports-trie ${MACHO_PATH}

可以看到導(dǎo)出符號就是上面對應(yīng)的全局符號，但是導(dǎo)出符號不一定都是全局符號，可以通過鏈接器來控制。

由于NSLog函數(shù)是在動態(tài)庫中，因此也存在于間接符號表中。

2、查看間接符號表的命令如下：

objdump --macho -indirect-symbols ${MACHO_PATH}

總結(jié)

全局符號可以變成導(dǎo)出符號給外界使用
由于動態(tài)庫的符號存在間接符號表中，因此strip不能剝離全局符號

3、OC定的類不管有沒有在頭文件中暴露默認(rèn)都是導(dǎo)出符號

Build Phases-->Compile Source中添加ViewController.m文件參與編譯

因此如果是OC定義的動態(tài)庫需要減少體積就需要把盡可能多的符號變成不導(dǎo)出符號

OTHER_LDFLAGS = $(inherited) -Xlinker -unexported_symbol -Xlinker _OBJC_CLASS_$_ViewController
OTHER_LDFLAGS = $(inherited) -Xlinker -unexported_symbol -Xlinker _OBJC_METACLASS_$_ViewController

五、弱引用和弱定義符號

Weak Symbol:

Weak Reference Symbol: 表示此未定義符號是弱引用。如果動態(tài)鏈接器找不到該符號的定義，則將其設(shè)置為0。鏈接器會將此符號設(shè)置弱鏈接標(biāo)志。
Weak def int ion Symbol: 表示此符號為弱定義符號。如果靜態(tài)鏈接器或動態(tài)鏈接器為此符號找到另一個(非弱)定義符號，則弱定義將被忽略。只能將合并部分中的符號標(biāo)記為弱定義。

1、弱引用代碼：

// 弱引用
void weak_import_function(void) __attribute__((weak_import));

//void weak_import_function(void) {
//    NSLog(@"weak_import_function");
//}

int main(int argc, char * argv[]) {
    if (weak_import_function) {
        weak_import_function();
    }
}

編譯會報如下錯誤：

Undefined symbols for architecture arm64:
  "_weak_import_function", referenced from:
      _main in main.o
ld: symbol(s) not found for architecture arm64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

xcconfig文件中添加如下參數(shù)就可以告訴編譯器不檢查弱引用符號，dyld運(yùn)行起來的時候會自動尋找相應(yīng)的符號：

OTHER_LDFLAGS = $(inherited) -Xlinker -U -Xlinker _weak_import_function

2、弱定義代碼：

// 弱定義：（全局導(dǎo)出符號）同一作用域還可以申明同名的函數(shù)
void weak_function(void)  __attribute__((weak));
// 弱定義符號標(biāo)記為隱藏：則變成本地符號
void weak_hidden_function(void) __attribute__((weak, visibility("hidden")));

void weak_function(void) {
    NSLog(@"weak_function");
}
void weak_hidden_function(void) {
    NSLog(@"weak_hidden_function");
}

六、llvm-strip詳解

對于動態(tài)庫，我們可以剝離除間接符號表中符號之外的所有符號
對于靜態(tài)庫，靜態(tài)庫是眾多.o文件的合集，存在重定位符號表，只能剝離調(diào)試符號

strip剝離.o/靜態(tài)庫的調(diào)試符號（調(diào)試符號放到__DWARF段中）過程如下：

動態(tài)庫/可執(zhí)行文件剝離調(diào)試符號過程如下：

strip All Symbols過程如下：

strip Non-Global Symbols過程如下：

在LLVM項目中調(diào)試strip命令

參照上篇文章中在LLVM項目中調(diào)試nm命令的流程在在LLVM項目中調(diào)試strip命令。

從LLVM項目中可以看到llvm-stripTarget沒有源文件，只是執(zhí)行了shell腳本。要想調(diào)試llvm-strip源碼還需要做以下操作：

1、復(fù)制llvm-objcopy并重命名為strip

2、進(jìn)入`llvm-strip`Target執(zhí)行的`shell`腳本中`llvm-strip`命令的鏈接地址

/Users/ztkj/Projects/LLVM_Projects/llvm-project/build_xcode/Debug/bin/llvm-strip

復(fù)制llvm-strip并重命名為strip

3、進(jìn)入源碼，并在`main`函數(shù)中打下斷點(diǎn)

4、new Scheme...-->Target選擇strip，并運(yùn)行strip Scheme

5、添加參數(shù)調(diào)試strip命令（將可執(zhí)行文件的路徑添加到啟動參數(shù)中）

6、運(yùn)行項目后在控制臺加載文件中的斷點(diǎn)開始調(diào)試

控制臺依次執(zhí)行下面的命令：

// 從文件中讀取斷點(diǎn)
br read -f /Users/ztkj/Desktop/strip_lldb.m
// 將讀取的斷點(diǎn)加入到strip組中
br list strip
// 啟用加載的斷點(diǎn)
br enable strip

strip_lldb.m文件中的斷點(diǎn)如下：

[
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["removeSections"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["MachOObjcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["handleArgs"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["MachOObjcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["executeObjcopyOnBinary"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["MachOObjcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["markSymbols"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["MachOObjcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["main"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["llvm-objcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["getDriverConfig"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["llvm-objcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["executeObjcopy"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["llvm-objcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["parseStripOptions"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["llvm-objcopy.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}},
    {"Breakpoint":{"BKPTOptions":{"AutoContinue":false,"ConditionText":"","EnabledState":false,"IgnoreCount":0,"OneShotState":false},"BKPTResolver":{"Options":{"NameMask":[56],"Offset":0,"SkipPrologue":true,"SymbolNames":["MachOWriter::write"]},"Type":"SymbolName"},"Hardware":false,"Names":["strip"],"SearchFilter":{"Options":{"CUList":["MachOWriter.cpp"]},"Type":"ModulesAndCU"}}}
]

控制臺斷點(diǎn)相關(guān)的命令

br read -f 斷點(diǎn)文件路徑讀取
br write -f 斷點(diǎn)文件路徑寫入
br list strip 斷點(diǎn)加入到strip分組
br enable strip 開啟strip分組的斷點(diǎn)

APP使用動態(tài)庫還是靜態(tài)庫體積更小？靜態(tài)庫，靜態(tài)庫中的符號會合并到APP的符號表中，在strip時會剝離靜態(tài)庫不放到間接符號表中的符號

參考

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iOS-開發(fā)進(jìn)階03：鏈接與Symbol（下）

iOS-開發(fā)進(jìn)階03：鏈接與Symbol（下）

目錄

一、Mach-O文件格式

1、使用腳本命令查看Mach Header

2、使用腳本命令查看__TEXT代碼段

二、編譯鏈接過程

三、C語言符號

四、導(dǎo)入符號與導(dǎo)出符號

1、查看導(dǎo)出符號的命令如下：

2、查看間接符號表的命令如下：

總結(jié)

3、OC定的類不管有沒有在頭文件中暴露默認(rèn)都是導(dǎo)出符號

五、弱引用和弱定義符號

Weak Symbol:

1、弱引用代碼：

2、弱定義代碼：

六、llvm-strip詳解

strip剝離.o/靜態(tài)庫的調(diào)試符號（調(diào)試符號放到__DWARF段中）過程如下：

動態(tài)庫/可執(zhí)行文件剝離調(diào)試符號過程如下：

strip All Symbols過程如下：

strip Non-Global Symbols過程如下：

在LLVM項目中調(diào)試strip命令

1、復(fù)制llvm-objcopy并重命名為strip

2、進(jìn)入`llvm-strip`Target執(zhí)行的`shell`腳本中`llvm-strip`命令的鏈接地址

3、進(jìn)入源碼，并在`main`函數(shù)中打下斷點(diǎn)

4、new Scheme...-->Target選擇strip，并運(yùn)行strip Scheme

5、添加參數(shù)調(diào)試strip命令（將可執(zhí)行文件的路徑添加到啟動參數(shù)中）

6、運(yùn)行項目后在控制臺加載文件中的斷點(diǎn)開始調(diào)試

控制臺斷點(diǎn)相關(guān)的命令

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目錄

一、Mach-O文件格式

1、使用腳本命令查看Mach Header

2、使用腳本命令查看__TEXT代碼段

二、編譯鏈接過程

三、C語言符號

四、導(dǎo)入符號與導(dǎo)出符號

1、查看導(dǎo)出符號的命令如下：

2、查看間接符號表的命令如下：

總結(jié)

3、OC定的類不管有沒有在頭文件中暴露默認(rèn)都是導(dǎo)出符號

五、弱引用和弱定義符號

Weak Symbol:

1、弱引用代碼：

2、弱定義代碼：

六、llvm-strip詳解

strip剝離.o/靜態(tài)庫的調(diào)試符號（調(diào)試符號放到__DWARF段中）過程如下：

動態(tài)庫/可執(zhí)行文件剝離調(diào)試符號過程如下：

strip All Symbols過程如下：

strip Non-Global Symbols過程如下：

在LLVM項目中調(diào)試strip命令

1、復(fù)制llvm-objcopy并重命名為strip

2、進(jìn)入llvm-stripTarget執(zhí)行的shell腳本中llvm-strip命令的鏈接地址

3、進(jìn)入源碼，并在main函數(shù)中打下斷點(diǎn)

4、new Scheme...-->Target選擇strip，并運(yùn)行strip Scheme

5、添加參數(shù)調(diào)試strip命令（將可執(zhí)行文件的路徑添加到啟動參數(shù)中）

6、運(yùn)行項目后在控制臺加載文件中的斷點(diǎn)開始調(diào)試

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2、進(jìn)入`llvm-strip`Target執(zhí)行的`shell`腳本中`llvm-strip`命令的鏈接地址

3、進(jìn)入源碼，并在`main`函數(shù)中打下斷點(diǎn)