iOS App 编译过程

这篇文章是对于自己学习 App编译过程的一个总结

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iOS 中的静态库与动态库，区别、制作和使用

本文的大纲

大纲.png

为何要了解

1. 自己的兴趣，解开一些疑惑；
2. 有利于解决一些编译过程中出现的问题；
3. 对于优化App有很大的帮助。

什么是编译

为什么要编译

我们通常所使用的编程语言编写的代码，计算机的CPU(只能执行二进制代码)无法执行，所以要编译。
为什么要编译

什么是编译

利用编译程序将高级语言所编写的代码变为CPU可执行的代码的过程就叫编译。

编译_百度词条.png

App的编译过程

我分别用OC和Swift语言创建两个Demo，通过BulidLog看一下整个编译过程：

BuildLog_OC.png

BuildLog_Swift.png

Build的得到的.app也可以通过查看包内容，直观的看到得到的文件

.app包内容.png

根据图中和参考的文章总结一下 iOS 项目编译过程：

1. 写入辅助文件：将项目的文件结构对应表、将要执行的脚本、项目依赖库的文件结构对应表写成文件，方便后面使用；
2. 创建App架构：为填充后面步骤编译得到的文件等；
3. 运行预设脚本：Cocoapods 会预设一些脚本，当然你也可以自己预设一些脚本来运行。这些脚本都在 Build Phases 中可以看到；
4. 编译.m文件:这个过程是由LLVM完成的，编译成一个可执行文件(Mach-0)；
5. 链接编译后得到的文件；
6. 拷贝项目中的资源，比如 图片资源；
7. 编译 storyboard
8. 编译 asset文件：图片如果使用 Assets.xcassets 来管理图片，那么这些图片将会被编译成机器码，除了 icon 和 launchImage；
9. 处理info.plist ；
10. 执行CocoaPod脚本；
11. 拷贝swift标准包；
12. 构建.app并签名；
13. 完成打包。

以上，就是iOS项目大体的编译过程，下面说一下解释代码用到的LLVM 。

什么是LLVM

The LLVM Project is a collection of modular and reusable compiler and toolchain technologies. Despite its name, LLVM has little to do with traditional virtual machines. The name "LLVM" itself is not an acronym; it is the full name of the project.
LLVM项目是模块化、可重用的编译器和工具链技术的集合。尽管名为LLVM，但它与传统的虚拟机几乎没有关系。“LLVM”这个名字本身并不是首字母缩略词;这是项目的全称。

LLVM在编译过程中分为了三个模块: 前端、中间优化器和后端 。(跟web前端，service后端没有任何关系)。
LLVM各个模块的作用：

• 前端：对目标语言代码进行语法分析，语义分析，生成中间代码。在这个过程中，会进行类型检查，如果发现错误或者警告会标注出来在哪一行；
• 中间优化器：对中间代码进行优化，去除冗余代码，这个过程会进行BitCode的生成，链接期优化等；
• 后端：先进行与机器无关的代码优化，生成汇编语言，在生成汇编语言之后会再进次进行与机器相关的代码优化，最后将各个文件的机器代码链接。

在iOS中，OC和Swift两种语言的编译在前端是有差别的:OC中使用的编译器前端为:Clang,在Swift中使用的编译器前端为swift自己编写的，这个我们可以在BuildLog里面具体看到。

BuildLog_OC_compiler.png

BuildLog_Swift_compiler.png

OC的文件编译处理过程：

Objective-C 的文件中，只有 .m 文件会被编译 .h 文件只是一个暴露外部接口的头文件，它的作用是为被编译的文件中的代码做简单的共享，并且因为OC没有private和public的用法，用.h和.m来实现private和public。

1. 预处理 ：处理一些预处理指令( 比如#define、#ifdef,#else,#endif等)并将预处理后的代码进行符号化处理，以便下一步进行词法分析和语义分析；
2. 词法分析和语义分析：
   <1> 将符号化的代码抽象为语法树(abstract syntax tree – AST);
   <2> 静态分析：对语法树进行遍历分析，包括类型检查、实现检查（某个类是否存在某个方法）、变量使用，还会有一些复杂的检查，例如在 Objective-C 中，给某一个对象发送消息（调用某个方法），检查这个对象的类是否声明这个方法（但并不会去检查这个方法是否实现，这个错误是在运行时进行检查的），如果有什么错误就会进行提示。因此可见，Xcode 对 clang 做了非常深度的集成，在编写代码的过程中它就会使用 clang 来对代码进行分析，并及时对代码错误进行提示。
3. 生成 LLVM 代码(也就是中间代码LLVM Intermediate Representation LLVM IR)，并将代码递交给优化器，这也是LLVM前端 Clang的最后一步；
4. 优化：将一些不合适且消耗内存的代码进行优化；
5. 生成目标文件：这之后就是由LLVM后端完成了，将优化过的代码根据不同架构的 CPU 转化生成汇编代码，再生成对应的可执行文件，这样对应的 CPU 就可以执行了；
6. 生成可执行文件（Mach - 0）。

以上的文件编译流程在文章的开头链接里有详细步骤和说明。

Swift的文件编译处理过程：

Swift 编译器架构

Swift编译器官方解释.png

总体而言，Swift编译器主要负责将Swift源代码转换为高效、可执行的机器代码。但是，Swift编译器前端还支持许多其他工具，包括与语法着色、代码完成和其他便利的IDE集成。本文件对Swift编译器的主要组件进行了高层描述:

• 解析:解析器是一个简单的递归解析器(在lib/Parse中实现)，带有一个集成的、手工编码的lexer。解析器负责生成没有任何语义或类型信息的抽象语法树(AST)，并对输入源的语法问题发出警告或错误。
• 语义分析:语义分析(在lib/Sema中实现)负责将解析后的AST转换为结构良好的、完全类型检查的AST形式，为源代码中的语义问题发出警告或错误。语义分析包括类型推断，如果成功，则表明从生成的经过类型检查的AST生成代码是安全的。
• Clang导入:Clang导入器(在lib/ClangImporter中实现)导入Clang模块，并将它们导出的C或Objective-C api映射到相应的Swift api中。产生的导入的ast可以通过语义分析来引用。
• SIL生成:Swift中间语言(SIL)是一种高级的、特定于Swift的中间语言，适用于Swift代码的进一步分析和优化。SIL生成阶段(在lib/SILGen中实现)将类型检查的AST降低为所谓的“原始”SIL。SIL的设计在doc /SIL.rst中进行了描述。
• SIL保证转换:SIL保证转换(在lib/SILOptimizer/Mandatory中实现)执行影响程序正确性的附加数据流诊断(例如使用未初始化的变量)。这些转换的最终结果是“规范的”SIL。
• SIL优化:SIL优化(在lib/Analysis、lib/ARC、lib/LoopTransforms和lib/Transforms中实现)对程序执行额外的高级特定于swift的优化，包括(例如)自动引用计数优化、去虚拟化和泛型专门化。
• LLVM IR生成:IR生成(在lib/IRGen中实现)降低SIL到LLVM IR，此时LLVM可以继续优化并生成机器代码。

生成LLVM IR 之后的步骤就跟OC一样了。

与编译相关 （内容太多，未完待续）

Build Tabs

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