iOS-开发进阶02：链接与Symbol（上）

iOS 开发进阶 文章汇总

目录

• 一、Mach-O与链接器
• 二、符号的种类与作用
• 三、strip命令
• 四、在LLVM项目中调试nm命令
• 五、总结

一、Mach-O与链接器

Mach-O

• Mach-O(Mach Object)是macOS、iOS、 iPadOS存储程序和库的文件格式。对应系统通过应用二进制接口(application binary interface,缩写为ABI)来运行该格式的文件。

• Mach-O格式用来替代BSD系统的a.out格式。Mach-O文件格式保存了在编译过程和链接过程中产生的机器代码和数据，从而为静态链接和动态链接的代码提供了单一文件格式。

Mach-O文件就是一个可读可写的二进制文件

可执行文件调用过程:

1. 调用fork函数，创建一个process进程
2. 调用execve或其衍生函数，在该进程上加载，执行我们的Mach-O文件

当我们调用时execve (程序加载器)，内核实际上在执行以下操作:

1. 将文件加载到内存
2. 开始分析Mach-O中的mach header,以确认它是有效的Mach-O文件

通过终端命令查看Mach-O文件：objdump --macho --private-headers 可执行文件地址

通过自己的项目查看Mach-O文件

machoinfo项目是用来查看Mach-O文件的，编译后生成machoinfo的可执行文件可作为命令使用：
拷贝machoinfo可执行文件到桌面

使用machoinfo项目调试Mach-O文件读取过程

通过以下操作将TestCode项目编译的可执行文件路径拖入到machoinfo项目启动参数中，这样TestCode可执行文件路径就会传入到machoinfo项目main函数的argv参数中

main函数中添加断点后运行machoinfo项目就能看到参数传入进来了，然后通过这个路径就能读取到TestCode可执行文件并进行Mach-O文件读取过程

二、符号的种类与作用

Symbol Table

• Symbol Table：就是用来保存符号。
• String Table：就是用来保存符号的名称。
• Indirect Symbol Table：间接符号表。保存使用的外部符号，也就是使用的外部动态库的符号(比如NSLog)。是Symbol Table的子集。

通过编译项目生成可执行文件-->然后在终端使用命令查看Mach-O的中的符号操作比较繁琐，现在通过配置Shell脚本，当项目编译成功后直接在终端执行命令并展示命令的结果。

首先通过重定向在Xcode中让当前终端显示特定内容：

Xcode让终端显示xcconfig文件中的变量：

现在通过xcode_run_cmd.sh脚本执行相关的命令：

#!/bin/sh

RunCommand() {
  #判断全局字符串VERBOSE_SCRIPT_LOGGING是否为空。-n string判断字符串是否非空
  #[[是 bash 程序语言的关键字。用于判断
  if [[ -n "$VERBOSE_SCRIPT_LOGGING" ]]; then
    #作为一个字符串输出所有参数。使用时加引号"$*" 会将所有的参数作为一个整体，以"$1 $2 … $n"的形式输出所有参数
      if [[ -n "$TTY" ]]; then
          echo "♦ $@" 1>$TTY
      else
          echo "♦ $*"
      fi
      echo "------------------------------------------------------------------------------" 1>$TTY
  fi
  #与$*相同。但是使用时加引号，并在引号中返回每个参数。"$@" 会将各个参数分开，以"$1" "$2" … "$n" 的形式输出所有参数
  if [[ -n "$TTY" ]]; then
      echo `$@ &>$TTY`
  else
      "$@"
  fi
  #显示最后命令的退出状态。0表示没有错误，其他任何值表明有错误。
  return $?
}

EchoError() {
    #在shell脚本中，默认情况下，总是有三个文件处于打开状态，标准输入(键盘输入)、标准输出（输出到屏幕）、标准错误（也是输出到屏幕），它们分别对应的文件描述符是0，1，2
    # >  默认为标准输出重定向，与 1> 相同
    # 2>&1  意思是把 标准错误输出 重定向到 标准输出.
    # &>file  意思是把标准输出 和 标准错误输出 都重定向到文件file中
    # 1>&2 将标准输出重定向到标准错误输出。实际上就是打印所有参数已标准错误格式
    if [[ -n "$TTY" ]]; then
        echo "$@" 1>&2>$TTY
    else
        echo "$@" 1>&2
    fi
    
}

RunCMDToTTY() {
    if [[ ! -e "$TTY" ]]; then
        EchoError "=========================================="
        EchoError "ERROR: Not Config tty to output."
        exit -1
    fi
    # CMD：终端需要运行的命令
    # CMD_FLAG：运行的命令的参数
    # TTY：终端标志
    if [[ -n "$CMD" ]]; then
        RunCommand "$CMD" ${CMD_FLAG}
    else
        EchoError "=========================================="
        EchoError "ERROR:Failed to run CMD. THE CMD must not null"
    fi
}

RunCMDToTTY

该xcode_run_cmd.sh脚本需需要三个参数CMD 、CMD_FLAG 、TTY，这三个参数在xcconfig文件中定义就能获取到

// -p：不排序
// -a: 显示除了调试符号的其他所有符号
MACHO_PATH = ${BUILD_DIR}/$(CONFIGURATION)$(EFFECTIVE_PLATFORM_NAME)/$(FULL_PRODUCT_NAME)/$(PRODUCT_NAME)
CMD = nm
CMD_FLAG = -pa ${MACHO_PATH}
TTY = /dev/ttys000

添加shell脚本执行命令/bin/sh "$SRCROOT/xcode_run_cmd.sh"并编译即可在终端看到nm命令执行的结果

编译日志

在Xcode编译日志中可以看到项目编译后-签名前执行的shell脚本，因此执行shell脚本时Mach-O文件已经生成了

三、strip命令

strip命令可以用来剥离Mach-O文件中的符号，比如调试符号等。strip命令修改的是Symbol Table符号表、不能修改Indirect Symbol Table间接符号表。
Xcode默认会在Release编译情况下剥离所有符号，但是Debug编译情况下不会剥离符号。

设置Debug编译情况下剥离调试符号：

• 从编译日志中也可以看到，Xcode的strip命令是在shell脚本之后执行的
• 在实际开发项目中测试Xcode的strip，没有剥离符号的Mach-O大小为34M，剥离符号后大小为20.8M，可见剥离符号对于瘦包还是非常有用的

现在不使用Xcode的strip命令，改在shell脚本中执行strip命令

因为Xcode的strip使用的是clang的命令，shell脚本使用的是ld链接器的命令，所以可以在终端查看ld链接器的参数，终端输入命令man ld回车后输入/-S进行搜索：

xcconfig文件添加ld的参数

OTHER_LDFLAGS = -Xlinker -S

在Xcode的Build Sttings中可以看到添加成功了：

编译后可发现终端输出中少了很多调试符号。

strip 参数如下：

• -x: Non-Global
• 无参数: All Symbol
• -S: 调试符号

四、在LLVM项目中调试nm命令

LLVM项目下载安装参考：iOS-底层探索29：自定义Clang插件

填入启动参数和machoinfo项目查看Mach-O文件添加启动参数的方法相同:

运行LLVM项目（也就是运行LLVM项目中llvm-nm Scheme 的 llvm-nm Target），控制台打印如下，可以看到和shell中使用nm命令输出到终端的信息相同：

此外在llvm-nm.cpp源码的main函数中添加断点后运行项目即可断点调试llvm-nm命令的源码，从llvm-nm的源码中我们就能看到nm命令是如何读取Mach-O文件的。

五、总结

通过对符号的strip不仅可以减少ipa包体积还可以减少动态库、静态库的体积

对ipa包瘦身主要有以下操作：

• 编译时期：-O0、-Os生成目标文件
• 链接时期：dead code strip死代码剥离(也是剥离符号)
• 生成Mach-O后：strip剥离符号，对Mach-O文件进行修改

快捷键

Command + K清空终端显示内容

参考

iOS-底层探索28：LLVM入门