编译与链接过程的思考

前言

最近遇到一个错误，如下

在解决过程中，回顾了很多知识，于是有了这篇文章。
关键词： 预处理、编译、汇编、链接、动态链接库、静态链接库、真机调试。

正文

以.c文件的编译流程为例，如下图。
我们按照以下的步骤，用gcc对代码进行编译。

编译流程图

test.c的代码如下

#include 
int main()
{
    puts("It's OK.");
    return 0;
}

gcc指令处理

预处理

gcc -E test.c -o test.i

编译

gcc -S test.i -o test.s

汇编

gcc -c test.s -o test.o

链接

gcc test.o -o test

指令解释
-E Only run the preprocessor
-S Only run preprocess and compilation steps
-c Only run preprocess, compile, and assemble steps
-o Write output to

静态连接与动态链接

1、静态链接

静态连接就是把静态连接库（.a文件）中的文件链接到可执行文件中；

.a文件是多个.o文件的组合；
.o文件是对象文件，里面是机器指令；
链接就是多个.o文件打包成可执行文件；

2、动态链接

动态链接就是仅在可执行文件中加入相关描述文件，执行时再动态加载相应的动态链接库；

3、链接过程

链接的过程，也就是符号重定位。
c/c++ 程序的编译是以文件为单位进行的，因此每个 c/cpp 文件也叫作一个编译单元(translation unit), 源文件先是被编译成一个个目标文件, 再由链接器把这些目标文件组合成一个可执行文件或库，链接的过程，其核心工作是解决模块间各种符号(变量，函数)相互引用的问题，对符号的引用本质是对其在内存中具体地址的引用，因此确定符号地址是编译，链接，加载过程中一项不可缺少的工作，这就是所谓的符号重定位。本质上来说，符号重定位要解决的是当前编译单元如何访问「外部」符号这个问题。

此段引用自linux 下动态链接实现原理，有更详细的原理介绍。

iOS相关

下图是我们Xcode工程的设置，我们来一一解析。

Embedded Binaries

GPUImage.framework
lib.framework

这两个是动态库，framework的内容格式如下

Linked Frameworks and Libraries

libstdc++.6.tbd
tbd是dylib的优化版本

官方的解释：the .tbd files are new "text-based stub libraries", that provide a much more compact version of the stub libraries for use in the SDK, and help to significantly reduce its download size

libXG-SDK.a
信鸽推送的静态链接库
lib*.framework、GPUImage.framework
直播的framework和GPUImage
libPods-Live.a
CocoaPods管理并生成的静态链接库

在Build Phases的设置里面
Check Pods Manifest.lock 设置的脚本会检查Podfile.lock 和 Manifest.lock 的差异，判断是否需要重新pod install
Embed Pods Frameworks、Copy Pods Resources 是另外两个脚本

了解完工程的基本设置后，我们来定位前面提到的问题。
进行的操作是Archive -> Export -> Ad Hoc，提示的错误信息是
Found an unexpected Mach-O header code.
点击show logs，然后选择standard.log

log的描述是 did not contain a "archived-expanded-entitlements.xcent" resource。

这个问题在stackoverflow也有人提问过，但是不是我遇到的情况。
so给出的建议是：
Go to BUILD PHASES -> COPY BUNDLE RESOURCES, you will find there some framework. Remove from this section and add it to LINK BINARY WITH LIBRARIES. It will work..

检查工程的设置，发现是同事把一个静态库放到了Embedded Binaries项里面，然而静态库是不能打包到ipa里面。（静态库里的代码会编译链接到可执行文件，资源文件需要重新打包成一个bundle文件放入ipa包）

思考题：CocoaPods很多第三方库是包括UI资源的，然而我们知道.a文件是不包括资源的，那么第三方库的资源如何处理的？

动态库、静态库的制作

已经有非常详细的教程，介绍静态库和动态库的制作。

Debug调试

上架AppStore的应用，在Xcode就可以查看线上的crash信息。
但有时候，真机调试的出现闪退，我们通过Xcode读取真机的crash日志，发现日志是这样的：

提供的是，crash时候的地址信息。
我们知道，编译时期函数的地址就已经确定，那么根据地址信息应该是能定位到函数。

当把Objective-C代码编译成汇编、再转译成二进制机器码后，会生成一个dSYM文件包（内含符号表，负责翻译崩溃报告成可读代码）。.dSYM文件是一个目录，包含一个十六进制的函数地址映射信息的文件，Debug的symbols都在这个文件中(包括文件名、函数名、行号等)。Xcode项目每次编译后，都会生成一个新的.dSYM文件，故而真机上的崩溃日志需要检查对应的符号表。

APPLE的官网介绍了一个指令:

// 记得把live改成你对应的包名
atos -o live.app/live -arch arm64 0x1000d51c0 -l 0x100064000

打开安装到真机的.app文件夹，按照上面的格式输入crash时候的地址信息即可。
如果发现出来的是一个毫不相关的函数，用dwarfdump --uuid live.app/live 指令确定下Binary Images是否和crash一致。

总结

在写文章过程中，简单复习了下编译原理与汇编语言，深感程序员的技能树太过庞大，随便一个分支就够学习一辈子。
平时开发遇到问题，习惯性的刨根问底，这次简单把这些知识串联起来，并和工程作相应结合，加深记忆。
文章如有疏漏，敬请指出。

引用

《程序员的自我修养—链接、装载与库》
C程序编译过程浅析