Mach-O文件簡介

Mach-O 是Mach Object文件格式的縮寫，是運用于mac以及iOS上；它是一種用于可執行文件、目標代碼、動態庫的文件格式；

Mach-O文件類型

• Executable：應用可執行的二進制文件
• Dylib Library：動態鏈接庫
• Static Library：靜態鏈接庫
• Bundle：不能被鏈接 Dylib，只能在運行使用dlopen()加載
• Relocatable Object File：可重定向文件

Mach-O文件結構

• Header：快速確認Mach-O文件的基本信息
• LoadCommand：加載指令，告訴加載器如何處理二進制數據，處理對方分別為內核，動態鏈接器等
• Data：函數符號關聯操作等
  
  圖片來源于蘋果文檔

- Header

類型：區分32位、64位

結構：

// 32位
struct mach_header {
    uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */
    uint32_t    filetype;   /* type of file */
    uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */
    uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
    uint32_t    flags;      /* flags */
};

// 64位
 struct mach_header_64 {
    uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */
    uint32_t    filetype;   /* type of file */
    uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */
    uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
    uint32_t    flags;      /* flags */
    uint32_t    reserved;   /* reserved */
};

注釋：
magic：確定Mach-O文件運行框架，如64位/32位
cpu：CPU類型，如arm
cpusubtype：對應CPU類型的具體型號
filetype：文件類型
ncmds：加載命令條數
sizeofcmds：所有加載命令的大小
flags：保留字段
reserved：標志位

- LoadCommand

• cmd：指令類型
• cmdsize： 指令長度

結構

 struct load_command {
    uint32_t cmd;       /* type of load command */
    uint32_t cmdsize;   /* total size of command in bytes */
};

- command 指令類型說明

LC_SEGMENT/LC_SEGMENNT_64

• 作用：將對應段中的數據加載并映射到進程的內存空間

LC_SEGMENT_TEXT

• 作用：代碼段，其中_stub_helper用于關聯函數bind/rebind

LC_SEGMENT_DATA

• 作用：可讀/可寫的數據段，函數指針，其中_la_symbol_ptr動態函數個數，及相對動態符號表的偏移量

LC_SEGMENT_LINKEDIT

• 作用：動態鏈接加載指令，支持動態鏈接dyld，該段長度覆蓋符號表等數據（計算鏈接時程序的基址），符號表，動態符號表，字符串表段中定義的offset偏移量都是基于_LINKEDIT的vm_add

LC_SYMTAB

• 作用：符號表信息，解析函數名

LC_DYSYMTAB

• 作用：動態符號表信息，地址值為動態函數相對符號表的索引，_la_symbol_ptr對應的cmd可以換算出第一個動態函數對應動態符號表的初始地址，其次存儲是連續，結構長度固定的，可以通過遍歷獲取所有動態函數的對應的符號表索引

LoadCommand

- Data

結構:

• Symbol Table: 符號表
• Dynamic Symbol Table: 動態符號表
• Section: 符號和函數相關聯

// Section的數據結構
struct section { /* for 32-bit architectures */
    char        sectname[16];   /* name of this section */
    char        segname[16];    /* segment this section goes in */
    uint32_t    addr;       /* memory address of this section */
    uint32_t    size;       /* size in bytes of this section */
    uint32_t    offset;     /* file offset of this section */
    uint32_t    align;      /* section alignment (power of 2) */
    uint32_t    reloff;     /* file offset of relocation entries */
    uint32_t    nreloc;     /* number of relocation entries */
    uint32_t    flags;      /* flags (section type and attributes)*/
    uint32_t    reserved1;  /* reserved (for offset or index) */
    uint32_t    reserved2;  /* reserved (for count or sizeof) */
};

補充：
lipo命令
使用lifo -info 可以查看MachO文件包含的架構
$lipo -info MachO文件
使用lifo –thin 拆分某種架構
$lipo MachO文件 –thin 架構 –output 輸出文件路徑
使用lipo -create 合并多種架構
$lipo -create MachO1 MachO2 -output 輸出文件路徑