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dyld 加载App流程源码分析

dyld 加载App流程源码分析

作者: qinghan | 来源:发表于2021-05-01 22:47 被阅读0次

    引言

    1.一般我们都知道app的启动都是从main函数开始的,但其实在main函数之前系统做了一些其他的工作。实际上我们的应用从磁盘加载到内存是通过dyld来加载。最后会返回主程序的main函数地址
    2.dyld的概述:(the dynamic link editor)是苹果的动态链接器,是苹果操作系统一个重要组成部分,在系统内核做好程序准备工作之后,交由dyld负责余下的工作。也就是内核读取完MachOHeader之后,就交给DYLD
    3.dyld源码
    4.objc源码

    Dyld加载流程图

    在正式开始分析之前,我先放出一张总体的流程,这样可以从全局了解整个流程


    dyld执行流程.png

    找到dyld入口

    拿到源码,大家可能不知道如何开始分析,首先我们运行一个空项目模拟app启动过程,如下图在load方法打断点,可以看到函数调用栈,最后调用_dyld_start方法,

    空项目运行.png
    打开dyld源码找到通过命名空间dyldbootstrap 找到了start函数

    _dyld_start

    下面是start函数实现

    _dyld_start.png
    start主要作用:
    • rebaseDyld(dyldsMachHeader) 计算ASLR(随机地址)
    • 栈溢出保护(为堆栈canary设置随机值)__guard_setup(apple)
    • 调用_dyld_main

    _dyld_main 函数

    进入main函数,如下图,不到800行代码 __main.png

    main函数代码还是很多的,主要可以细分为如下流程:

    • 配置环境变量
    • 加载共享缓存
    • dyld2 和 dyld3判断
    • 主程序实例化
    • 插入动态库
    • link主程序、绑定符号
    • 执行初始化方法
    • return主程序main地址
    配置环境变量

    从环境中获取主可执行文件的cdHash
    获取主程序的版本、架构等信息
    检测设置

    cdHash.png
    checkEnvironmentVariables(envp) 检查设置环境变量
    defaultUninitializedFallbackPaths(envp)设置环境遍历默认值
    环境变量设置.png
    DYLD_PRINT_OPTSDYLD_PRINT_ENV在xcode设置这两个变量会打印相关参数、环境变量信息
    参数打印.png
    加载共享缓存

    共享缓存:实际上就是像我们UIKit Foundation,也就是系统级别的动态库,因为每个app都会用到,苹果为了优化app,就会把这些库放到一些公共的区域了,我们称之为共享缓存,这样的好处就是对于一些公共的库,不用每个app都去加载。

    共享缓存.png
    checkSharedRegionDisable检查是否开启共享缓存
    mapSharedCache加载共享缓存库,如果是第一次加载,就去加载。一般如果其他应用加载过,就不用加载,大大优化了app启动时间
    dyld2 、dyld3判断
    苹果后面的版本对采用dyld3(闭包)方式加载,但是加载的原理基本不变 闭包加载.png
    main12.png
    主程序初始化
    主程序初始化.png
    通过instantiateFromLoadedImage方法初始化一个ImageLoader对象,sMainExecutable
    插入动态库
    插入动态库.png
    如上图通过遍历DYLD_INSERT_LIBRARIES环境变量,调用loadInsertedDylib插入动态库
    链接主程序
    链接主程序.png
    设置llinkingMainExecutable = true 调用link方法开始链接主程序
    链接动态库
    link 动态库.png
    遍历sAllImages数组插入动态库,绑定注册信息。由于数组的第一个是主程序所以i+1
    符号绑定
    符号绑定.png
    通过recursiveBindWithAccounting递归绑定主程序
    遍历绑定插入的动态库recursiveBind
    执行初始化方法
    主程序初始化.png
    initializeMainExecutable主程序初始化,其主要是会遍历调用runInitializers方法
    runInitializers.png
    然后进入processInitializers,为初始化做准备
    递归实例化.png
    调用recursiveInitialization递归初始化后进入notifySingle
    notifySingle.png
    根据上面空项目的函数调用栈我们发现,调用完notifySingle会调用load_image方法,但是我们发现并没有找到,但是在notifySingle方法里面我们看到了sNotifyObjCInit通知oc方法的一个回调
    objc通知.png
    sNotifyObjCInit回调是通过registerObjCNotifiers传入了
    搜索源码registerObjCNotifiers发现一个非常关键的方法,也就是dyldobjc沟通的桥梁_dyld_objc_notify_register
    _dyld_objc_notify_register.png
    然后我们打开objc源码,搜索_dyld_objc_notify_register,发现在_objc_init调用了,也就是注册了通知
    _objc_init.png
    让后通知最后调用了load_images这个方法
    load_images.png
    这个方法主要调用call_load_methods,然后循环遍历调用类的load和分类的load方法
    call_load_methods.png
    上面主要是dyld调用objc的流程,回到dyld源码的main
    通过LC_Main拿到main地址并返回
    lc_main.png 主程序main.png

    所以从上面的流程可以看出,类的load和分类的load方法是比主程序的main方法更早调调用的。

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