dyld加载的详细流程可以参考文章 iOS dyld加载流程
本章用以分析dyld加载过程中关键函数_dyld_objc_notify_register、main、constructor等函数的调用逻辑
dyld源码
一、dyld加载流程以及main函数的调用
- _dyld_start
1.1 dyldbootstrap::start
1.2 dyld::_main
1.3 instantiateFromLoadedImage 实例化主程序image
1.4 loadInsertedDylib 加载动态库
1.5 link 主程序
1.6 循环递归link动态库
1.7 initializeMainExecutable 初始化image
1.8 sMainExecutable->getEntryFromLC_MAIN 获取主程序main函数并返回 - _dyld_start 执行main函数
二、Image的初始化以及Objc中的_objc_init 和 attribute((constructor))的调用逻辑
在dyld加载流程中，且在main函数调用之前会先初始化所有加载进来的Image
void initializeMainExecutable()
{
// 1. run initialzers for any inserted dylibs
ImageLoader::InitializerTimingList initializerTimes[allImagesCount()];
initializerTimes[0].count = 0;
const size_t rootCount = sImageRoots.size();
if ( rootCount > 1 ) {
for(size_t i=1; i < rootCount; ++i) {
sImageRoots[i]->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
}
}
// 2. run initializers for main executable and everything it brings up
sMainExecutable->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
}
- run initialzers for any inserted dylibs 初始化所有image
- run initializers for main executable and everything it brings up 初始化主程序
runInitializers 函数调用过程
- runInitializers
- processInitializers
void ImageLoader::processInitializers(const LinkContext& context, mach_port_t thisThread,
InitializerTimingList& timingInfo, ImageLoader::UninitedUpwards& images)
{
...
// Calling recursive init on all images in images list, building a new list of
// uninitialized upward dependencies.
for (uintptr_t i=0; i < images.count; ++i) {
images.imagesAndPaths[i].first->recursiveInitialization(context, thisThread, images.imagesAndPaths[i].second, timingInfo, ups);
}
}
在processInitializers中，循环对所有image执行了recursiveInitialization函数
void ImageLoader::recursiveInitialization(const LinkContext& context, mach_port_t this_thread, const char* pathToInitialize,
InitializerTimingList& timingInfo, UninitedUpwards& uninitUps)
{
// 1. let objc know we are about to initialize this image
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
fState = dyld_image_state_dependents_initialized;
oldState = fState;
context.notifySingle(dyld_image_state_dependents_initialized, this, &timingInfo);
// 2. initialize this image
bool hasInitializers = this->doInitialization(context);
// 3. let anyone know we finished initializing this image
fState = dyld_image_state_initialized;
oldState = fState;
context.notifySingle(dyld_image_state_initialized, this, NULL);
}
- let objc know we are about to initialize this image 通知objc将要初始化这个image
- initialize this image 初始化image
- let anyone know we finished initializing this image 通知所有监听者这个image已经初始化完成
这里是触发Objc回调load_images的地方，具体请看第三节的分析
doInitialization 函数调用过程
bool ImageLoaderMachO::doInitialization(const LinkContext& context)
{
CRSetCrashLogMessage2(this->getPath());
// mach-o has -init and static initializers
doImageInit(context);
doModInitFunctions(context);
CRSetCrashLogMessage2(NULL);
return (fHasDashInit || fHasInitializers);
}
这里面有两个关键的函数
-
doImageInit
image.png
当链接器加入-init选项时，LC_ROUTINES就会被加入到LoadCommands中，描述该dylib的入口。
遍历所有LoadCommands，通过LC_ROUTINES_COMMAND找到入口函数并执行，
通过第 2266 行代码可以得知，系统会保证libSystem最先被初始化
- doModInitFunctions
遍历mach-o中所有的segment、section，找到__mod_init_funcs section(存储所有__attribute__((constructor))函数的地方)，遍历执行里面的所有的C++静态方法
这里也可以通过在__attribute__((constructor))函数的调用栈中来验证
image.png
我们在Objc源码的_objc_init打上断点，可以看到调用栈为下图：
image.png
可以发现Objc的初始化方法_objc_init也是在这里被触发，并且由libSystem初始化时所调用
由于libSystem是第一个被初始化的库，所以_objc_init会比自定义添加的
__attribute__((constructor))函数先被调用
三、_dyld_objc_notify_register调用逻辑
在Objc的初始化函数_objc_init函数中使用了_dyld_objc_notify_register注册了一个回调
void _objc_init(void)
{
static bool initialized = false;
if (initialized) return;
initialized = true;
// fixme defer initialization until an objc-using image is found?
environ_init();
tls_init();
static_init();
runtime_init();
exception_init();
cache_init();
_imp_implementationWithBlock_init();
_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
}
了解过Load函数执行过程的都应该知道，Load函数是被load_images这个回调函数所触发的（关于load函数的执行过程可以参考+load 和 +initialize）
而且这里注册的回调函数load_images正是被dyld执行流程中的recursiveInitialization所触发的。
image.png
在
recursiveInitialization中，image的初始化前后通过notifySingle发了两个通知
static void notifySingle(dyld_image_states state, const ImageLoader* image, ImageLoader::InitializerTimingList* timingInfo)
{
....
if ( (state == dyld_image_state_dependents_initialized) && (sNotifyObjCInit != NULL) && image->notifyObjC() ) {
uint64_t t0 = mach_absolute_time();
dyld3::ScopedTimer timer(DBG_DYLD_TIMING_OBJC_INIT, (uint64_t)image->machHeader(), 0, 0);
(*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
uint64_t t2 = mach_absolute_time();
uint64_t timeInObjC = t1-t0;
uint64_t emptyTime = (t2-t1)*100;
if ( (timeInObjC > emptyTime) && (timingInfo != NULL) ) {
timingInfo->addTime(image->getShortName(), timeInObjC);
}
}
}
通过代码可以看到内部调用了sNotifyObjCInit函数
void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped mapped,
_dyld_objc_notify_init init,
_dyld_objc_notify_unmapped unmapped)
{
dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
}
void registerObjCNotifiers(_dyld_objc_notify_mapped mapped, _dyld_objc_notify_init init, _dyld_objc_notify_unmapped unmapped)
{
// record functions to call
sNotifyObjCMapped = mapped;
sNotifyObjCInit = init;
sNotifyObjCUnmapped = unmapped;
....
}
通过源码可以看到sNotifyObjCInit正是在_objc_init中传入的load_images。
image.png
通过load函数的调用栈也可以看到load函数正是被
notifySingle函数触发的。