07--应用加载01--应用加载流程[_dyld]

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应用程序加载

准备条件：dyld-732.8 源码

编译过程

源文件 -> 预编译 -> 编译 -> 汇编 -> 链接(.a/.lib.so) -> 可执行文件

编译过程 编译过程

静态库

在链接阶段，会将汇编生成的目标与引用的库一起链接打包到可执行文件中

静态库

动态库

程序编译并不会链接到目标代码中，而是在程序运行时才被载入

动态库

• 优势

  • 减少打包只有的APP的大小
  • 共享内存，节约资源
  • 通过更新动态库，达到更新程序的目的

• 常见动态库

  • UIkit
  • libdispatch
  • libobjc.dyld

APP加载流程

APP加载流程

1. APP启动
2. 加载 libSystem
3. Runtime 向 dyld 注册回调函数
4. 加载新的 image（镜像文件）
5. 执行 map_images、load_images（执行这一步之后，会回到第4步之前，ImageLoader 加载 image）
6. 调用 main 函数

_dyld 分析

• _dyld 是动态链接器
• _dyld 将所有动态库链接到内存中
• _dyld_start：链接开始

程序加载的顺序

1. load 方法

load方法

2. load 前还有 _dyld_start

_dyld_start

3. 找到 arm64 的流程

image

通过注释找到

call dyldbootstrap::start(app_mh, argc, argv, slide, dyld_mh, &startGlue)

4. 找到 start 源码

• 第一步：rebaseDyld(dyldsMachHeader);。调整dyld，在磁盘中，所有的dyld的 DATA 段都连在一起，所以需要修复成真正的指针，以保证程序运行
• 第二步：__guard_setup(apple);。设置随机偏移值，这个是内存段的偏移，虚拟地址映射物理地址
• 第三步：return dyld::_main((macho_header*)appsMachHeader, appsSlide, argc, argv, envp, apple, startGlue);

start 源码

5. 找到 main 源码

整个 main 函数在 5880-6365部分，接近500行代码

• 第一部分：函数开始到下面这一段代码，前面都是环境判断、初始化操作；

  CRSetCrashLogMessage("dyld: launch started");
  setContext(mainExecutableMH, argc, argv, envp, apple);
  

• 第二部分：将dyld添加到uuidArray中以启用堆栈符号。中间其他代码都是环境判断以及日志处理

  addDyldImageToUUIDList();
  

• 第三部分：reloadAllImages:，这段代码之后才是真正的开始加载镜像的一个分水岭。

• 第四部分：instantiateFromLoadedImage，为main执行文件初始化ImageLoader

• 第五部分：sInsertedDylibCount = sAllImages.size()-1;，记录插入库的数量并描述插入库的顺序。

  1. 先插入库：inserted libraries
  2. 然后是主库：then main
  3. 然后是其他库：then others

• 第六部分：gLinkContext 的处理

  1. 链接 main 执行文件：gLinkContext.linkingMainExecutable = true;
  2. 申请插入式缓存：ImageLoader::applyInterposingToDyldCache(gLinkContext);
  3. 通知dyld状态：gLinkContext.notifyBatch(dyld_image_state_bound, false);
  4. 断开 main 执行文件的链接：gLinkContext.linkingMainExecutable = false;

• 第七部分：initializeMainExecutable();，初始化主执行文件，这里才是真正的初始化、绑定等操作

  1. 执行初始化器：runInitializers(const LinkContext& context, InitializerTimingList& timingInfo)

  2. 处理初始化器：processInitializers(context, thisThread, timingInfo, up);

  3. 递归初始化：对images列表中的所有映像调用recursive init，构建未初始化的向上依赖项的新列表。

     recursiveInitialization(const LinkContext& context,
                                 mach_port_t this_thread,
                                 const char* pathToInitialize,
                                 ImageLoader::InitializerTimingList&,
                                 ImageLoader::UninitedUpwards&);
     

• 第八部分：notifyMonitoringDyldMain();，通知所有的监听对象（进程），当前进程即将进入 main()方法。这里通过 mach_msg 进行的通知

  1. sendMessage
  2. mach_msg

main 源码

6. reloadAllImages

reloadAllImages

7. instantiateFromLoadedImage

instantiateFromLoadedImage

8. sniffLoadCommands

sniffLoadCommands

dyld 流程：main函数分析

应用程序的入口：dyld::_main uintptr_t start(...)

1. 环境变量相关处理

• 从环境变量中读取可执行文件 cdHash
• checkEnvironmentVariables(envp);
• defaultUninitializedFallbackPaths(envp);

2. 加载共享缓存

checkSharedRegionDisable((dyld3::MachOLoaded*)mainExecutableMH,mainExecutableSlide);
mapSharedCache();

3. 将 dyld 本身添加到UUID列表

addDyldImageToUUIDList();

4. reloadAllImages:

1. 实例化主程序：instantiateFromLoadedImage

   • ImageLoaderMachO::instantiateMainExecutable

     • sniffLoadCommands：确定此 mach-o 文件是否具有压缩的 LINKEDIT 以及 段数
     • addImage(image);

   • 内核会映射到主要可执行文件中。我们需要为已经映射到主可执行文件中的文件中的文件创建一个 ImageLoader *

2. 加载任何插入的动态库

   loadInsertedDylib(*lib);
   

3. 链接库

   • 遍历：sInsertedDylibCount
   • ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
   • link(sMainExecutable, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true, ImageLoader::RPathChain(NULL, NULL), -1);
   • this->recursiveApplyInterposing(context);：插入任何动态加载的镜像文件

5. 运行所有初始化程序

1. initializeMainExecutable();

2. runInitializers

3. 初始化准备：processInitializers（images.count）

4. 递归一个个开始初始化：images.images[i]->recursiveInitialization

5. notifySingle 单个镜像通知-开始行动

   1. 获取镜像文件真实地址：(*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());

   2. 初始化objc通知

      
      初始化objc通知
   3. 遍历初始化 this->doInitialization(context);

      1. doImageInit(context);

         Initializer func = (Initializer)(((struct macho_routines_command*)cmd)->init_address + fSlide);
         libSystemInitialized; //libSystem 初始化必须提前
         

      2. C++函数处理

         doModInitFunctions(context);
         

6. 通知监听 dyld 的main

notifyMonitoringDyldMain();