一.点击Run开始

当你在Xcode里点击Run的时候.

Xcode调用了GCC和LLVM编译器.帮你把你所写的工程进行了编译.过程如下.

1.预处理阶段

a.把存储在不同文件中的源程序聚合在一起.(#include的展开)
b.宏定义的展开
c.符号化(Tokenization)

2.编译阶段

即翻译成汇编语言 如: subq $8, %rsp >> hello.s

a.语法和语义分析

将符号化后的内容转化为一棵解析树(parse tree)
解析树做语义分析
输出一棵抽象语法树(AST Abstract Syntax Tree)

b.生成代码和优化

将AST转换为更低级的中间码(LLVM IR)
对生成的中间码做优化
生成特定目标代码
输出汇编代码

3.汇编阶段

翻译成机器语言(0/1).
将这些指令打包成一种可重定位的机器代码 .
存储在main.o中.
可重定位: 在内存中存放的起始位置L不是固定的.

4.链接/加载阶段

将多个目标对象文件合并为一个可执行文件(或者一个动态库).

二.程序启动后发生了什么

总览
1. 打开编译后生成的可执行文件(入口)
2. dyld完成运行环境的初始化   注释1
3. imageLoader递归加载动态库将二进制文件加载到内存  注释2
4. runtime完成所有类的初始化工作(+load方法)
5. dyld调用main函数

当程序编译好后.会生成一个可执行文件.即Derived Data里的那个.

然后程序自动使用模拟器帮你打开了这个可执行文件(如下图GXUniveral)

image.png

1.调用dylb(dynamic link editor动态连接器)

• 如下图二 line 16._dyld_start

2.调用line 14._dyld::_main()开始通过imageLoader递归加载动态库.

• line 9 - line 4.都是在加载动态库
• 检查mach-o的subtype是否是当前CPU可以支持的.
• 最先加载APP主工程库.
• 然后加载工程里依赖的自定义库.(如图二)
• 然后加载工程里依赖的系统库.(如图二)

3.如图 line 3 / line 2 / line 1 / line 0初始化二进制文件

• 每个工程默认引入.在 line 9 - line 4.已经被加载进内存了.

• libSystem_initializer 初始化 libSystem 库里的二进制文件(.o文件).
  该库里包含libsystem_c(C语言库). libsystem_blocks(Block)

• libdispatch_init 初始化GCD库里的二进制文件

• _os_object_init / _objc_init初始化我们自定义的库里的二进制文件

4.runtime完成所有类的初始化工作

• 由于runtime向dyld绑定了回调.所以当imageLoader把所有二进制加载到内存后.dyld会通知runtime.

• 此时runtime会遍历所有加载进来的Class.按继承层级调用Class的+load方法和Category的+load方法.

• 只有在此步骤之后使用runtime动态添加的Class.swizzle等等才能生效.

5.开开心心执行main函数.

图一 图二

注释1: _dyld_start

dyld中c++部分:
    //  This is code to bootstrap dyld.  This work in normally done for a program by dyld and crt.
    //  In dyld we have to do this manually.
    start(){
        // others work...
        return _main();//而_main()返回的是主程序main()的地址
    }
dyld汇编中部分：
    __dyld_start: 会jumps 到start()返回的地址

注释2: imageLoader

主要作用就是将二进制文件(.o)按格式加载到内存.

class ImageLoader {...}
ImageLoader是抽象类
其子类负责把 mach-o文件 实例化为 image（image :ImageLoader子类的实例）
image大概表示一个二进制文件（可执行文件或 so 文件）
里面是被编译过的符号、代码等。
ImageLoader 抽象类的作用是将这些images 加载进内存。

相关文章:
程序的启动连接过程
sunnyxx:iOS程序main函数之前发生了什么
刘坤的dyld
从dyld到runtime