當(dāng)我們設(shè)置了 Enable Bitcode=YES 立砸，進(jìn)行Archive時为朋，bitcode會被嵌入到鏈接后的Mach-O中，用于提交到App Store。從編譯日志中可以看出谈跛，Archive時多了一個編譯參數(shù) -fembed-bitcode 。

非Archive編譯時塑陵，Enable Bitcode 將會增加編譯參數(shù) -fembed-bitcode-marker感憾， 該參數(shù)用于在Mach-O中做標(biāo)記，但是不會真正產(chǎn)生Bitcode令花。因為本地編譯調(diào)試時并不需要bitcode吹菱，去掉這個不必要的步驟加快編譯速度。

對于靜態(tài)庫等打開了Bitcode編譯彭则，通過MachOview查看會發(fā)現(xiàn)有一個__LLVM, __bitcode 段鳍刷；而全工程編譯出來對應(yīng)的是 __LLVM, __bundle 段；可以使用 segedit 命令將指定的Section導(dǎo)出：

    segedit XXX.o -extract __LLVM __bitcode result.bc

viewBundle.png

如上圖俯抖，需要注意的是输瓜， __LLVM, __bundle導(dǎo)出的并不是直接的bitcode格式，通過MachOView查看可得知是Xar文檔格式芬萍，xar格式包含了一個xml格式的文件頭(TOC)尤揣，里面用于存放各種文件的基本屬性以及一些附加附加信息，可以通過xar命令查看并解壓

xar -d toc.xml -f bundle # 導(dǎo)出文件頭

查看xml的結(jié)構(gòu)柬祠，包括以下內(nèi)容：

• ld 的基本參數(shù)北戏，我們鏈接時使用的是clang，實際上clang內(nèi)部調(diào)用了ld漫蛔，這里記錄的是ld的參數(shù)
  • version: bitcode bundle 的版本號
  • architecture: 目標(biāo)架構(gòu)
  • platform: 目標(biāo)平臺
  • sdkversion: sdk版本
  • dylibs: 鏈接的動態(tài)庫
  • link-options: 其他鏈接參數(shù)
• 文件目錄
  • checksum類型
  • 創(chuàng)建時間
  • 每個文件的信息
    • 文件名嗜愈，這里并非原始文件名，而是按照鏈接時輸入的順序被重命名為數(shù)字序號
    • 基本屬性莽龟，包括checksum蠕嫁、偏移、大小等
    • 文件類型毯盈，一般是Bitcode剃毒，還有兩種特殊類型，Object以及Bundle搂赋，這里賣個關(guān)子赘阀，大家有興趣可已自行研究(想想如果一個源代碼文件是.s格式，要如何支持bitcode)
    • 編譯器類型(clang/swift)及編譯參數(shù)脑奠，這部分就是object文件中 __LLVM,__cmdline 的內(nèi)容
  • 下一個文件的信息(如有)
  • 重復(fù)

如要提取bitcode基公，需要進(jìn)一步解壓：

xar -xf result.bc

通過otool檢查二進(jìn)制文件是否開啟了bitcode：

otool -arch armv7 -l xxxx.a | grep __LLVM | wc -l 

通過判斷是否包含 __LLVM 來判斷是否支持bitcode，但是這種方式區(qū)分不了bitcode和bitcode-marker捺信，確定是否包含bitcode酌媒，還需要檢查otool輸出中__LLVM Segment 的長度欠痴，如果長度只有1個字節(jié)，則并不能代表真正開啟了bitcode：

$ otool -l test_bitcode.o | grep -A 2  __LLVM | grep size      
    size 0x0000000000000b10      
    size 0x0000000000000042 
$ otool -l test_bitcode_marker.o | grep -A 2  __LLVM | grep size      
    size 0x0000000000000001      
    size 0x0000000000000001

另外秒咨，Archive版本引入了 Symbol Hiding 和 Debug info Striping 機制喇辽，在鏈接時，bitcode中所有非導(dǎo)出符號均被隱藏雨席，取而代之的是 __hidden#0_ 或者 __ir_hidden#1_ 這樣的形式菩咨，debug信息也只保留了line-table，所有跟文件路徑陡厘、標(biāo)識符抽米、導(dǎo)出符號等相關(guān)的信息全部都從bitcode中移除，相當(dāng)于做了一層混淆糙置，這種情況從IR代碼中打印出的方法名全為__hidden#XXX云茸，目前在嘗試從中拿到內(nèi)存地址再到符號表中去找映射關(guān)系。

符號表其實是DWARF的集合形式谤饭，它是內(nèi)存地址與函數(shù)名标捺，文件名，行號的映射表揉抵。DWARF 全名是 Debugging with Attribute Record Formats 亡容，是一種調(diào)試信息的存放格式。

DWARF 第一版發(fā)布于 1992 年冤今，主要是為 UNIX 下的調(diào)試器提供必要的調(diào)試信息闺兢，例如內(nèi)存地址對應(yīng)的文件名以及代碼行號等信息，通常用于源碼級別調(diào)試使用戏罢。另外通過 DWARF屋谭，還能還原運行時的地址成為可讀的源碼符號（及行號）。

DWARF 調(diào)試信息簡單的來說就是在機器碼和對應(yīng)的源代碼之間建立一座橋梁帖汞，大大提高了調(diào)試程序的能力戴而。

iOS 中引入 DWARF 這種調(diào)試信息格式，其實也是順應(yīng)歷史的潮流翩蘸，因為 DWARF 已經(jīng)在類 UNIX 系統(tǒng)中逐步替換 stabs（symbol table strings），成為一種主流的調(diào)試信息格式淮逊。使用 GCC 或者 LLVM 系列編譯器都可以很方便的生成 DWARF 調(diào)試信息催首。

知道了Bitcode在Mach-O的位置以及獲取方法，再來看看Mach-O的其他內(nèi)容泄鹏，Mach-O 其實是 Mach Object 文件格式的縮寫郎任。

屬于 Mach-O 格式的常見文件

• 目標(biāo)文件 .o
• 庫文件
  • .a
  • .dylib
  • Framework
• 可執(zhí)行文件
• dyld ( 動態(tài)鏈接器 )
• .dsym ( 符號表 )

使用 file 命令可以查看文件類型

一張網(wǎng)上到處都有的結(jié)構(gòu)圖：

mach-o.png

1. Header

描述了 Mach-O 的 CPU 架構(gòu)、文件類型以及加載命令等信息备籽。

可進(jìn)入 Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX.sdk/usr/include/mach-o/loader.h 查看頭文件

struct mach_header_64 {
    uint32_t    magic;      /* 魔數(shù) 0xfeedface舶治、0xcafebabe分井、0xfeedfacf 分別對應(yīng)64、fat霉猛、64*/
    //如0xfeedface表示32位二進(jìn)制格式尺锚，0xfeedfacf表示64位；
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu 類型 比如 ARM */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* cpu 具體類型 比如arm64 , armv7 */
    uint32_t    filetype;   /* 文件類型 例如可執(zhí)行文件 .. 具體見下面枚舉 */
    uint32_t    ncmds;      /* load commands 加載命令條數(shù) */
    uint32_t    sizeofcmds; /* load commands 加載命令大小*/
    uint32_t    flags;      /* 標(biāo)志位標(biāo)識二進(jìn)制文件支持的功能 , 主要是和系統(tǒng)加載惜浅、鏈接有關(guān)  具體見下面枚舉*/
    uint32_t    reserved;   /* reserved , 保留字段 */
};

filetype：
#define    MH_OBJECT    0x1        /* Target 文件：編譯器對源碼編譯后得到的中間結(jié)果 */
#define    MH_EXECUTE    0x2        /* 可執(zhí)行二進(jìn)制文件 */
#define    MH_FVMLIB    0x3        /* VM 共享庫文件 */
#define    MH_CORE        0x4        /* Core 文件瘫辩，一般在 App Crash 產(chǎn)生 */
#define    MH_PRELOAD    0x5        /* preloaded executable file */
#define    MH_DYLIB    0x6        /* 動態(tài)庫 */
#define    MH_DYLINKER    0x7        /* 動態(tài)連接器 /usr/lib/dyld */
#define    MH_BUNDLE    0x8        /* 非獨立的二進(jìn)制文件，往往通過 gcc-bundle 生成 */
#define    MH_DYLIB_STUB    0x9        /* 靜態(tài)鏈接文件 */
#define    MH_DSYM        0xa        /* 符號文件以及調(diào)試信息坛悉，在解析堆棧符號中常用 */
#define    MH_KEXT_BUNDLE    0xb        /* x86_64 內(nèi)核擴(kuò)展 */

flags：
#define    MH_NOUNDEFS    0x1        /* Target 文件中沒有帶未定義的符號伐厌，常為靜態(tài)二進(jìn)制文件 */
#define MH_INCRLINK 0x2     /* the object file is the output of an
                       incremental link against a base file
                       and can't be link edited again */
#define MH_DYLDLINK 0x4     /* the object file is input for the
                       dynamic linker and can't be staticly
                       link edited again */
#define MH_BINDATLOAD   0x8     /* the object file's undefined
                       references are bound by the dynamic
                       linker when loaded. */
#define MH_PREBOUND 0x10        /* the file has its dynamic undefined
                       references prebound. */
#define MH_SPLIT_SEGS    0x20  /* Target 文件中的只讀 Segment 和可讀寫 Segment 分開  */
#define MH_TWOLEVEL    0x80        /* 該 Image 使用二級命名空間(two name space binding)綁定方案 */
#define MH_FORCE_FLAT    0x100 /* 使用扁平命名空間(flat name space binding)綁定（與 MH_TWOLEVEL 互斥） */
#define MH_WEAK_DEFINES    0x8000 /* 二進(jìn)制文件使用了弱符號 */
#define MH_BINDS_TO_WEAK 0x10000 /* 二進(jìn)制文件鏈接了弱符號 */
#define MH_ALLOW_STACK_EXECUTION 0x20000/* 允許 Stack 可執(zhí)行 */
#define    MH_PIE 0x200000  /* 對可執(zhí)行的文件類型啟用地址空間 layout 隨機化 */
#define MH_NO_HEAP_EXECUTION 0x1000000 /* 將 Heap 標(biāo)記為不可執(zhí)行，可防止 heap spray 攻擊 */

2. Load Commands

描述了文件中數(shù)據(jù)的具體組織結(jié)構(gòu)裸影，不同的數(shù)據(jù)類型使用不同的加載命令表示挣轨。

Load Commands 詳細(xì)保存著加載指令的內(nèi)容 , 告訴鏈接器如何去加載這個 Mach-O 文件.

通過查看內(nèi)存地址我們發(fā)現(xiàn) , 在內(nèi)存中 , Load Commands 是緊跟在 Mach_header 之后的 .

3. Data

每一個段（Segment）的數(shù)據(jù)都保存在其中刃唐，段的概念和 ELF 文件中段的概念類似，都擁有一個或多個 Section 界轩，用來存放數(shù)據(jù)和代碼画饥。

Segment:
#define    SEG_PAGEZERO    "__PAGEZERO" /* 當(dāng)時 MH_EXECUTE 文件時，捕獲到空指針 */
#define    SEG_TEXT    "__TEXT" /* 代碼/只讀數(shù)據(jù)段 */
#define    SEG_DATA    "__DATA" /* 數(shù)據(jù)段 */
#define SECT_DATA   "__data"    /* the real initialized data section */
                    /* no padding, no bss overlap */
#define SECT_BSS    "__bss"     /* the real uninitialized data section*/
                    /* no padding */
#define SECT_COMMON "__common"  /* the section common symbols are */
                    /* allocated in by the link editor */
#define    SEG_OBJC    "__OBJC" /* Objective-C runtime 段 */
#define SECT_OBJC_SYMBOLS "__symbol_table"  /* symbol table */
#define SECT_OBJC_MODULES "__module_info"   /* module information */
#define SECT_OBJC_STRINGS "__selector_strs" /* string table */
#define SECT_OBJC_REFS "__selector_refs"    /* string table */

#define SEG_ICON     "__ICON"   /* the icon segment */
#define SECT_ICON_HEADER "__header" /* the icon headers */
#define SECT_ICON_TIFF   "__tiff"   /* the icons in tiff format */
#define    SEG_LINKEDIT    "__LINKEDIT" /* 包含需要被動態(tài)鏈接器使用的符號和其他表浊猾，包括符號表抖甘、字符串表等 */

Segment數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
struct segment_command_64 { 
    uint32_t    cmd;        /* LC_SEGMENT_64 */
    uint32_t    cmdsize;    /* section_64 結(jié)構(gòu)體所需要的空間 */
    char        segname[16];    /* segment 名字，上述宏中的定義 */
    uint64_t    vmaddr;        /* 所描述段的虛擬內(nèi)存地址 */
    uint64_t    vmsize;        /* 為當(dāng)前段分配的虛擬內(nèi)存大小 */
    uint64_t    fileoff;    /* 當(dāng)前段在文件中的偏移量 */
    uint64_t    filesize;    /* 當(dāng)前段在文件中占用的字節(jié) */
    vm_prot_t    maxprot;    /* 段所在頁所需要的最高內(nèi)存保護(hù)葫慎，用八進(jìn)制表示 */
    vm_prot_t    initprot;    /* 段所在頁原始內(nèi)存保護(hù) */
    uint32_t    nsects;        /* 段中 Section 數(shù)量 */
    uint32_t    flags;        /* 標(biāo)識符 */
};

Section數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
struct section_64 { 
    char        sectname[16];    /* Section 名字 */
    char        segname[16];    /* Section 所在的 Segment 名稱 */
    uint64_t    addr;        /* Section 所在的內(nèi)存地址 */
    uint64_t    size;        /* Section 的大小 */
    uint32_t    offset;        /* Section 所在的文件偏移 */
    uint32_t    align;        /* Section 的內(nèi)存對齊邊界 (2 的次冪) */
    uint32_t    reloff;        /* 重定位信息的文件偏移 */
    uint32_t    nreloc;        /* 重定位條目的數(shù)目 */
    uint32_t    flags;        /* 標(biāo)志屬性 */
    uint32_t    reserved1;    /* 保留字段1 (for offset or index) */
    uint32_t    reserved2;    /* 保留字段2 (for count or sizeof) */
    uint32_t    reserved3;    /* 保留字段3 */
};

部分的 Segment （主要指的 __TEXT 和 __DATA）可以進(jìn)一步分解為 Section衔彻。之所以按照 Segment -> Section 的結(jié)構(gòu)組織方式，是因為在同一個 Segment 下的 Section偷办，可以控制相同的權(quán)限艰额，也可以不完全按照 Page 的大小進(jìn)行內(nèi)存對其，節(jié)省內(nèi)存的空間椒涯。而 Segment 對外整體暴露柄沮，在程序載入階段映射成一個完整的虛擬內(nèi)存，更好的做到內(nèi)存對齊废岂。

下面列舉一些常見的 Section祖搓。

ASLR

Bitcode的工作流程及安全性評估