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深入理解IOS main函数之前的启动过程

深入理解IOS main函数之前的启动过程

作者: 江南易飞 | 来源:发表于2020-03-08 19:47 被阅读0次

    引言

    IOS的启动时间对于一个App来说至关重要,但是对于初学者来说无从下手。
    启动时间t(App􏱛􏰂􏰃􏰄􏰅) = t1(main()􏱜􏱝􏰏􏱞􏱟􏰄􏰅) + t2(main()􏱜􏱠􏰏􏱞􏱟􏰄)􏰖
    t1 = 􏱡􏱢dylib(􏰃􏱈􏱣􏰈􏱤)􏰒􏱥􏰛App􏱦􏱧􏱨􏱩􏰽􏰏􏱞􏱟􏱪
    t2 = main􏰻􏱫􏱧􏱨􏱜􏱠􏱬AppDelegate􏱭􏱮􏰏

    • (BOOL)Application: (UIApplication *)Application didFinishLaunchingWithOptions: (NSDictionary *)launchOptions 􏰻􏱫􏱧􏱨􏱙􏱯􏱝􏰾􏱰􏰄􏰅􏰆􏰙􏱱􏱲􏱳􏱴􏰹􏰍 􏱵􏱶􏱷􏰆􏰢􏱸􏱹􏱺􏱻􏱼􏱽􏰖
      本篇针对IOSApp main函数之前(pre_main)做了那些事做了梳理。

    App启动过程

    image.png

    要针对链接生成的可执行文件做进一步探讨。
    在链接阶段,系统会对动静态库进行链接

    链接汇编代码的依赖包,.a .lib
    加载静态库: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当中,并最终生成mach-O等可执行文件。

    而对于动态库,程序编译并不会连接到目标代码中,而在程序运行时才会载入。
    动态库包括UIKit, Foundation, CoreFoundation, libDispatch, libSystem,libObjc, dyld等
    dyld会首先读取mach-o文件的Header和load commands。
    接着就知道了这个可执行文件依赖的动态库。例如加载动态库A到内存,接着检查A所依赖的动态库,就这样的递归加载,直到所有的动态库加载完毕。通常一个App所依赖的动态库在100-400个左右,其中大多数都是系统的动态库,它们会被缓存到dyld shared cache,这样读取的效率会很高。

    image.png

    如上述流程图,App启动,编译之后依次经过动态链接器dyld加载libSystem、runtime向dyld注册回调函数、递归加载新的image镜像,执行img_maps, load_images, 最终调用main函数,并完成main函数的调用。

    Virtual Memory

    虚拟内存是在物理内存上建立的一个逻辑地址空间,它向上(应用)提供了一个连续的逻辑地址空间,向下隐藏了物理内存的细节。
    虚拟内存使得逻辑地址可以没有实际的物理地址,也可以让多个逻辑地址对应到一个物理地址。
    虚拟内存被划分为一个个大小相同的Page(64位系统上是16KB),提高管理和读写的效率。 Page又分为只读和读写的Page

    虚拟内存是建立在物理内存和进程之间的中间层。在iOS上,当内存不足的时候,会尝试释放那些只读的Page,因为只读的Page在下次被访问的时候,可以再从磁盘读取。如果没有可用内存,会通知在后台的App(也就是在这个时候收到了memory warning),如果在这之后仍然没有可用内存,则会杀死在后台的App。

    以上介绍了共享内存的优势,下面我们讨论下苹果公司使用动态库的优点及必要性!
    苹果公司将系统库做成动态库是显而易见的,也是非常有必要的。
    这里引入上面所提到的动态库的特性
    动态库: 程序编译并不会连接到目标代码中,而在程序运行时才会载入。
    其优点:

    1.减少App的体积
    2.共享内存,节约资源
    3. 随时可以更新动态库,达到更新程序的目的
    

    1.减少App的体积,应用程序在打包的时候将静态库打包在.ipa包里,而不打包动态库。
    2.动态库共享内存,节约资源。如两个文件都依赖于A和B库,则只加载一次A和B即可,原理是保留其引用。而静态库则需要编译几次就引用几次。

    1. 因为动态库是按需加载,在运行期间才确定的,所以苹果公司可以随时更新系统库,从而达到更新系统的目的。

    加载dyld的流程

    1.从__dyld_start开始.将断点打到main函数之前,即可进入本函数
    2.dyld::__main函数函数,真正加载dyld的开始

    1.环境变量相关处理
    2.加载共享缓存
    3.将dyld本身加到UUID列表
    4.reloadAllImages
    5.运行所有初始化程序
    6.通知监听dyld的main
    

    -------------------------------我是分隔符---------------------------------
    *以上是dyld加载的主要流程,下面就针对reloadAllImages详细探讨!!!
    接下来递归加载images镜像!!!

    map_images

    map_Images主要功能如图


    image.png
    1、初始化类:realizeClass,并设置rw、ro
    2、处理分类:把分类当中的方法、协议、属性添加到类中
    3、加载到相应的hash表
    

    load_images

    load_images主要作用如图


    image.png
     1、prepare_load_methods
     2、call_load_images
    

    第一步先取出类、父类、分类等的load方法
    第二步执行所加载的load方法,load方法在这里进行初始化操作,详情如下图

    image.png

    至此,应用程序pre_main的流程执行完毕,接下来就是所谓的main函数的加载~

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