iOS 通过Clang插桩实现符号全覆盖--进行APP启动优化

前言

上篇文章我们了解到通过二进制重排可以对App启动进行优化，但是这里有一个问题
我们做的是启动的优化，就需要知道启动要调用的方法，方法非常多，方法还有嵌套，这个时候通过手动去编写这个顺序，是非常复杂的，如果我们通过HOOK这个objc_msgSend方法可以拦截到OC的方法，但是C函数，Block是无法通过这个HOOK掉的，答案是通过Clang插装! 那我们该如何做的? 废话不多说直接上干货.

1.我们通过DYLD监测一下pre-main的时间消耗，我们在xcode中设置一个参数，如图

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我们启动App，看下输出结果，如下图

截屏2021-09-03 下午5.05.02.png

2.查看Page的顺序，方法的编译的顺序

我们在Build Setting 搜下Write Link Map File,如下所示

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我们编译后，打开我们编译的App文件，如图所示

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打开Demo-LinkMap-normal-x86_64.txt文件,如下所示

# Symbols:
# Address   Size        File  Name
0x100001E90 0x00000030  [  2] +[AppDelegate load]
0x100001EC0 0x00000080  [  2] -[AppDelegate application:didFinishLaunchingWithOptions:]
0x100001F40 0x00000120  [  2] -[AppDelegate application:configurationForConnectingSceneSession:options:]
0x100002060 0x00000070  [  2] -[AppDelegate application:didDiscardSceneSessions:]
0x1000020D0 0x00000030  [  3] +[ViewController load]
0x100002100 0x00000039  [  3] -[ViewController viewDidLoad]
0x100002140 0x0000008E  [  4] _main
0x1000021D0 0x000000B0  [  5] -[SceneDelegate scene:willConnectToSession:options:]
0x100002280 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate sceneDidDisconnect:]
0x1000022C0 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate sceneDidBecomeActive:]
0x100002300 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate sceneWillResignActive:]
0x100002340 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate sceneWillEnterForeground:]
0x100002380 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate sceneDidEnterBackground:]
0x1000023C0 0x00000020  [  5] -[SceneDelegate window]
0x1000023E0 0x00000040  [  5] -[SceneDelegate setWindow:]

这里是所有方法代码实现的排列的顺序。
这里的Address+ASLR就是在方法在虚拟内存的地址。
Address相当于Page的顺序，Name方法的编译的顺序

3. 加入Chang插桩标识符

3.1在OC代码中加入Chang插桩标识符
-fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard

截屏2021-09-03 下午5.06.46.png

3.2在SWift代码中加入Chang插桩标识符
-sanitize-coverage=func
-sanitize=undefined

截屏2021-09-03 下午5.07.45.png

4.在首页或登录页加入获取标识符代码如下:

#import "ViewController.h"
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <sanitizer/coverage_interface.h>
#import <dlfcn.h>
#import <libkern/OSAtomic.h>


@interface ViewController ()
@property(nonatomic, assign) int age;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];

}

//定义原子队列
static OSQueueHead symbolList = OS_ATOMIC_QUEUE_INIT;
//定义符号结构体
typedef struct {
    void * pc;
    void * next;
} SYNode;



//里面反应了项目中符号的个数！！
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start,
                                                    uint32_t *stop) {
  static uint64_t N;
  if (start == stop || *start) return;
//  printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
  for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
    *x = ++N;
}


//HOOK一切的回调函数！！
void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
    void *PC = __builtin_return_address(0);
    //创建结构体
    SYNode * node = malloc(sizeof(SYNode));
    *node = (SYNode){PC,NULL};
    //结构体入栈
    OSAtomicEnqueue(&symbolList, node, offsetof(SYNode, next));
    
}


//生成order文件！！
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //定义数组
    NSMutableArray<NSString *> * symbleNames = [NSMutableArray array];
    
    while (YES) {//循环体内！进行了拦截！！
        SYNode * node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(SYNode,next));
        
        if (node == NULL) {
            break;
        }
        
        Dl_info info;
        dladdr(node->pc, &info);
        NSString * name = @(info.dli_sname);//转字符串

        BOOL isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
        NSString * symbolName = isObjc ? name : [@"_" stringByAppendingString:name];
        [symbleNames addObject:symbolName];
          
    }

    NSEnumerator * em = [symbleNames reverseObjectEnumerator];
    NSMutableArray * funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbleNames.count];
    NSString * name;
    while (name = [em nextObject]) {
        if (![funcs containsObject:name]) {//数组没有name
            [funcs addObject:name];
        }
    }
    //去掉自己！
    [funcs removeObject:[NSString stringWithFormat:@"%s",__func__]];
    
    //写入文件
    //1.编程字符串
    NSString * funcStr = [funcs componentsJoinedByString:@"\n"];
    NSString * filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"dome.order"];
    NSData * file = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:file attributes:nil];
    
    NSLog(@"%@",funcStr);
}





@end

将程序从手机中删除,重现启动确保程序是第一次的冷启动, 启动完成后,点击屏幕,看控制台的打印

截屏2021-09-03 下午5.18.48.png

此时你已经获取到了全部符号, 文件dome.order已保存到临时文件路径下

5. 将文件移动到你的项目跟文件下

获取文件

截屏2021-09-03 下午5.24.17.png

选中 Add Addittional Simulators...

下载你的项目到桌面

截屏2021-09-03 下午5.26.19.png

显示包内容 , 找到生成的demo.orderwen文件,并将他拖到你项目的根目录下

截屏2021-09-03 下午5.31.47.png

6.设置链接文件

截屏2021-09-03 下午5.33.41.png

7.通过Clang插桩实现符号全覆盖--进行APP启动优化完成

此时记得将你之前设置加入Chang插桩标识符去除, 获取符号的代码删除,此时再次运行你的项目,启动时间是否优化? 再次查看Demo-LinkMap-normal-x86_64.txt文件是否按着我们的要求进行加载? 此时大功告成!

后记

二进制重排会在一定程度上对APP启动优化,如果项目比较简答,启动逻辑并不复杂, 通过Clang插桩实现APP启动优化效果并不明显, 大家根据需求自行选择。