1 什么是Mach-O

Mach-O其实是Mach Object文件格式的缩写，是mac以及iOS上可执行文件的格式，类似于windows上的PE格式 (Portable Executable ), linux上的elf格式 (Executable and Linking Format)。
如果我们想对 Mach -O 文件有所了解，可以将我们打包好的 ipa 文件后缀改成 .zip,然后解压生成 Payload 文件，在其中就可以找到 exec 文件。或者找一个动态库的 framework 在其中也可以找到 exec 文件。

常见的MachO文件：

目标文件：.o
库文件：.a .dylib Framework
可执行文件：dyld .dsym

如何查看文件格式

file [文件路径/文件名]

image.png

2 MachOView

官网直接下载的MachOView.app打开后不停闪退，因此最好是直接去下载源码然后编译出来使用。
MachOView GitHub地址
下载后记得修改源码：

image.png

3 MachO文件结构

使用MachOView打开两个Xcode编译后生成的app可执行文件，文件结构分别如下：

x86_64.png

armv7 and arm64.png

根据图可以看出，同时支持多种指令集的MachO文件会针对每个指令集生成一个Executable，每一个Executable里的文件结构又是一样的。下面我们针对Executable文件来分析，先看一张官网的MachO文件结构图，可看出MachO文件主要由三部分组成：

Header
Load Commons
Data

image.png

3.1 Mach Header

选取了Mach64 Header来分析，图中未红字表明的flags表示的是标示位，主要与系统的加载、链接相关：

image.png

3.2 Load Commands

Load commands是一张包含很多内容的表，内容包括区域的位置、符号表、动态符号表等。这里就是二进制文件加载进内存要执行的一些指令。这里的指令主要在负责我们 APP 对应进程的创建和基本设置（分配虚拟内存，创建主线程，处理代码签名/加密的工作），然后对动态链接库（.dylib 系统库和我们自己创建的动态库）进行库加载和符号解析的工作。

字段名称及意义分别如下：

名称	含义
LC_SEGMENT_64	将文件中（32位或64位）的段映射到进程地址空间中
LC_DYLD_INFO_ONLY	动态链接相关信息
LC_SYMTAB	符号地址
LC_DYSYMTAB	动态符号表地址
LC_LOAD_DYLINKER	使用谁加载，我们使用dyld
LC_UUID	文件的UUID
LC_VERSION_MIN_MACOSX	支持最低的操作系统版本
LC_SOURCE_VERSION	源代码版本
LC_MAIN	设置程序主线程的入口地址和栈大小
LC_LOAD_DYLIB	依赖库的路径，包含三方库
LC_FUNCTION_STARTS	函数起始地址表
LC_CODE_SIGNATURE	代码签名

首先看下Load Commands目录结构：

image.png
从上图可知 Load Commands 主要包含了有多个 Segment 段，每个中又包含了多个 Section 段。每一部分都是系统执行指令。其中 LC_SEGMENT 包含空指针陷阱
__TEXT段主要包含程序代码和只读的常量，这个段的内容如果是系统动态库的内容那么所有进程公用
__DATA 段主要包含全局变量和静态变量，这个段的内容每个进程单独进行维护
__LINKEDIT 主要包含链接器使用的符号和其他的表（比如函数名称、地址等）这个段的内容也是可以多进程公用的。

此外还需介绍下和 SEGMENT 并列的一些比较重要的指令：

LC_LOAD_DYLINKER 该字段标明我们的MachO是被谁加载进去的。
可以理解为LC_LOAD_DYLINKER指向的地址是微信APP加载小程序的引擎，而我们的MachO是小程序。在上图中可以看到我们的Demo1的LC_LOAD_DYLINKER指向的地址就是dyld，dyld确实是用来加载我们app的。
LC_LOAD_DYLIB
该字段标记了所有动态库的地址，只有在LC_LOAD_DYLIB中有标记，我们MachO外部的动态库（如：Framework）才能被dyld正确的引用，否则dyld不会主动加载。（因此很多通过这个知识点来做代码注入）
LC_MAIN 是在所有的库都加载完成后，有其中的指令启动程序的主线程。我们的程序也是在这个函数之后才开始执行 main() 函数的。
LC_CODE_SIGNATURE 我想每个 iOSer 都知道代码签名的机制，其实代码签名的校验也是在这个指令下进行。实际上指令会把整个文件进行 hash 化处理并签名，在运行时去验证签名的正确性。

3.3 Data

Data 通常是对象文件中最大的部分，包含Segement的具体数据，如静态C字符串，带参数/不带参数的OC方法，带参数/不带参数的C函数。

可以看到，全局静态C字符，方法里面的字符串都被保存在data段的cstring里了，哪怕是%d,%s等等这样的参数类型字符串也被保存在内，但所有同样的字符串只会被保存一次:

cstring.png

同样所有的OC方法都被保存在methname里了:

methname.png

4 结语

暂时通过MachOView初步窥探了一下MachO文件的结构，理解MachO文件结构是对后续学习MachO文件加载、dyld等建立知识基础。好多知识对于自己目前的知识水平感觉真的是看着像都懂了，但一问细节却又什么都不懂，书读百遍其义自见吧。
参考文章：
iOS逆向(5)-不知MachO怎敢说自己懂DYLD
理解 Mach-O 并提高程序启动速度