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iOS 启动优化-编译器插桩篇

iOS 启动优化-编译器插桩篇

作者: 顶级蜗牛 | 来源:发表于2021-08-03 09:57 被阅读0次

    启动优化-理论篇
    启动优化-二进制重排篇
    启动优化-编译期插桩篇
    启动优化-生成 Order File

    学前小知识

    相关文献:
    clang.llvm.org

    Tracing PCs是用来跟踪cpu将要执行的指令代码。

    工程中配置使用它-fsanitized-coverage=trace-pc-guard,编译器会在每个代码边缘插入以下代码: __sanitizer_cov_trace_pc_guard(&guard_variable)

    在工程上配置了-fsanitized-coverage=trace-pc-guard后再编译工程就会报错,需要定义两个函数__sanitizer_cov_trace_pc_guard_init__sanitizer_cov_trace_pc_guard
    这是编译器插入代码的需要回调执行的部分。这两个函数的实现有一个案例了

    可以自行查看这个编译器文档clang.llvm.org

    概念

    编译器插桩就是在代码编译期间修改已有的代码或生成新代码。
    编译期时,在每一个函数内部二进制源数据添加 hook 代码来实现全局 hook 效果。

    具体实现

    新建空工程Test

    添加配置 Target -> Build Setting -> Custom Complier Flags -> Other C Flags 添加 fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard

    配置.png

    ViewController.m文件中添加代码

    #include <stdint.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sanitizer/coverage_interface.h>
    
    void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start, uint32_t *stop) {
      static uint64_t N;  // Counter for the guards.
      if (start == stop || *start) return;  // Initialize only once.
      printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
      for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
        *x = ++N;  // Guards should start from 1.
    }
    
    void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
      if (!*guard) return;
      void *PC = __builtin_return_address(0);
      char PcDescr[1024];
      printf("guard: %p %x PC %s\n", guard, *guard, PcDescr);
    }
    

    工程跑起来看输出结果:

    • __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init

    start 里面存的是一堆序号,而stop 里面的并不是序号

    打个断点重新运行发现 start 和 stop 中间是 01 ~ 0e,十进制的 1~14。

    说明我们空项目里有14个符号。

    这会不会是函数的序号呢?给他安排个方法touchBegin试试看:
    __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init最后添加打印N
    NSLog(@"%llu", N);

    注意看14+1变成了15!!!
    再添加一个block和一个C函数

    15+2变成了17。验证这是函数的序号。
    再安排一个swfit 函数呢?

    import UIKit
    
    @objc class SwiftTest: NSObject {
        @objc class public func swiftTest() {
            print("SwiftTestObject打印:test")
        }
    }
    

    配置Target -> Build Setting -> Custom Complier Flags -> Other Swift Flags 添加:

    -sanitize-coverage=func
    -sanitize=undefined
    
    image.png

    在ViewController.m导入swift #import "Test-Swift.h"
    数量一下子增加到了0x21,因生成文件同时生成了不少自带方法。

    __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init 函数里可以获取到整个工程里所有函数/方法的数量。

    那么肯定也有办法获取方法具体的相关信息。
    重点就是接下来要分析的__sanitizer_cov_trace_pc_guard

    • __sanitizer_cov_trace_pc_guard

    [ViewController touchesBegan:withEvent:] 断点运行后,点击屏幕查看:

    image.png

    可以看到在调用方法的时候插入了__sanitizer_cov_trace_pc_guard 函数。
    所以在系统调用每一个函数/方法之前都会先走__sanitizer_cov_trace_pc_guard 函数。
    而把所有函数/方法之前插入这个函数做这件事最合适的就是编译器啦。

    __sanitizer_cov_trace_pc_guard 函数里面拿到 原函数/原方法 的地址!

    获取方法符号
    #import <dlfcn.h>
    

    dlfcn.h 中有一个 dladdr() 方法,可以通过函数内部地址找到函数符号。
    该方法需要用到结构体Dl_info

    image.png

    获取Dl_info

    void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
        if (!*guard) return;
        void *PC = __builtin_return_address(0);
        
        Dl_info info;
        dladdr(PC, &info);
        printf("fname=%s \n fbase=%p \n sname=%s \n saddr=%p \n",
               info.dli_fname, // 文件路径
               info.dli_fbase, // 文件地址
               info.dli_sname, // 符号
               info.dli_saddr); // 符号地址
    }
    

    打印结果:

    通过编译器插桩获取了方法符号,而且顺序正是调用函数的顺序!

    那下一步我们可以通过获取的方法符号,写入link.order动态生成link.order

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