不管是OC還是Swift爬凑，都是采用Clang作為編譯器前端益涧，LLVM(Low level vritual machine)作為編譯器后端蠢正。所以簡單的編譯過程如圖

ios編譯流程.png

編譯器前端

編譯器前端的任務(wù)是進(jìn)行：語法分析，語義分析拉讯，生成中間代碼(intermediate representation )。在這個(gè)過程中鳖藕，會進(jìn)行類型檢查魔慷，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或者警告會標(biāo)注出來在哪一行。

image.png

編譯器后端

編譯器后端會進(jìn)行機(jī)器無關(guān)的代碼優(yōu)化著恩，生成機(jī)器語言盖彭，并且進(jìn)行機(jī)器相關(guān)的代碼優(yōu)化。iOS的編譯過程页滚，后端的處理如下

• LVVM優(yōu)化器會進(jìn)行BitCode的生成召边，鏈接期優(yōu)化等等。

  
  
  image.png

• LLVM機(jī)器碼生成器會針對不同的架構(gòu)裹驰，比如arm64等生成不同的機(jī)器碼隧熙。

  
  
  image.png

執(zhí)行一次XCode build的流程

當(dāng)你在XCode中，選擇build的時(shí)候（快捷鍵command+B）幻林，會執(zhí)行如下過程

• 編譯信息寫入輔助文件贞盯，創(chuàng)建編譯后的文件架構(gòu)(name.app)
• 處理文件打包信息音念，例如在debug環(huán)境下

Entitlements:
{
    "application-identifier" = "app的bundleid";
    "aps-environment" = development;
}

• 執(zhí)行CocoaPod編譯前腳本

  • 例如對于使用CocoaPod的工程會執(zhí)行CheckPods Manifest.lock

• 編譯各個(gè).m文件，使用CompileC和clang命令躏敢。

CompileC ClassName.o ClassName.m normal x86_64 objective-c com.apple.compilers.llvm.clang.1_0.compiler
export LANG=en_US.US-ASCII
export PATH="..."
clang -x objective-c -arch x86_64 -fmessage-length=0 -fobjc-arc... -Wno-missing-field-initializers ... -DDEBUG=1 ... -isysroot iPhoneSimulator10.1.sdk -fasm-blocks ... -I 上文提到的文件 -F 所需要的Framework  -iquote 所需要的Framework  ... -c ClassName.c -o ClassName.o

通過這個(gè)編譯的命令闷愤，我們可以看到

clang是實(shí)際的編譯命令
-x      objective-c 指定了編譯的語言
-arch   x86_64制定了編譯的架構(gòu)，類似還有arm7等
-fobjc-arc 一些列-f開頭的件余，指定了采用arc等信息讥脐。這個(gè)也就是為什么你可以對單獨(dú)的一個(gè).m文件采用非ARC編程。
-Wno-missing-field-initializers 一系列以-W開頭的啼器，指的是編譯的警告選項(xiàng)旬渠，通過這些你可以定制化編譯選項(xiàng)
-DDEBUG=1 一些列-D開頭的，指的是預(yù)編譯宏端壳，通過這些宏可以實(shí)現(xiàn)條件編譯
-iPhoneSimulator10.1.sdk 制定了編譯采用的iOS SDK版本
-I 把編譯信息寫入指定的輔助文件
-F 鏈接所需要的Framework
-c ClassName.c 編譯文件
-o ClassName.o 編譯產(chǎn)物

鏈接需要的Framework告丢，例如

• Foundation.framework,AFNetworking.framework,ALiPay.fframework
• 編譯xib文件
• 拷貝xib，圖片等資源文件到結(jié)果目錄
• 編譯ImageAssets
• 處理info.plist
• 執(zhí)行CocoaPod腳本
• 拷貝Swift標(biāo)準(zhǔn)庫
• 創(chuàng)建.app文件和對其簽名

IPA包的內(nèi)容
例如损谦，我們通過iTunes Store下載微信岖免，然后獲得ipa安裝包，然后實(shí)際看看其安裝包的內(nèi)容照捡。

image.png

• 右鍵ipa颅湘，重命名為.zip

• 雙擊zip文件，解壓縮后會得到一個(gè)文件夾麻敌。所以栅炒，ipa包就是一個(gè)普通的壓縮包。

  
  
  image.png
• 右鍵圖中的WeChat术羔，選擇顯示包內(nèi)容赢赊，然后就能夠看到實(shí)際的ipa包內(nèi)容了。

二進(jìn)制文件的內(nèi)容

通過XCode的Link Map File级历，我們可以窺探二進(jìn)制文件中布局释移。
在XCode -> Build Settings -> 搜索map -> 開啟Write Link Map File

image.png

開啟后，在編譯寥殖，我們可以在對應(yīng)的Debug/Release目錄下看到對應(yīng)的link map的text文件玩讳。
默認(rèn)的目錄在

~/Library/Developer/Xcode/DerivedData/<TARGET-NAME>-對應(yīng)ID/Build/Intermediates/<TARGET-NAME>.build/Debug-iphoneos/<TARGET-NAME>.build/

例如，我的TargetName是EPlusPan4Phone嚼贡，目錄如下

/Users/huangwenchen/Library/Developer/Xcode/DerivedData/EPlusPan4Phone-eznmxzawtlhpmadnbyhafnpqpizo/Build/Intermediates/EPlusPan4Phone.build/Debug-iphonesimulator/EPlusPan4Phone.build

這個(gè)映射文件的主要包含以下部分：

Object files

這個(gè)部分包括的內(nèi)容

• .o 文文件熏纯，也就是上文提到的.m文件編譯后的結(jié)果。
• .a文件
• 需要link的framework

#粤策！ Arch: x86_64 
#Object files: 
[0] linker synthesized 
[1] /EPlusPan4Phone.build/EPlusPan4Phone.app.xcent 
[2]/EPlusPan4Phone.build/Objects-normal/x86_64/ULWBigResponseButton.o 
… 
[1175]/UMSocial_Sdk_4.4/libUMSocial_Sdk_4.4.a(UMSocialJob.o) 
[1188]/iPhoneSimulator10.1.sdk/System/Library/Frameworks//Foundation.framework/Foundation

這個(gè)區(qū)域的存儲內(nèi)容比較簡單：前面是文件的編號樟澜，后面是文件的路徑。文件的編號在后續(xù)會用到

Sections

這個(gè)區(qū)域提供了各個(gè)段（Segment）和節(jié)（Section）在可執(zhí)行文件中的位置和大小。這個(gè)區(qū)域完整的描述克可執(zhí)行文件中的全部內(nèi)容秩贰。

其中霹俺，段分為兩種

• __TEXT 代碼段
• __DATA 數(shù)據(jù)段

例如，之前寫的一個(gè)App毒费，Sections區(qū)域如下丙唧，可以看到，代碼段的
__text節(jié)的地址是0x1000021B0觅玻，大小是0x0077EBC3想际，而二者相加的下一個(gè)位置正好是__stubs的位置0x100780D74。

# Sections:
# 位置       大小        段       節(jié)
# Address   Size        Segment Section
0x1000021B0 0x0077EBC3  __TEXT  __text //代碼
0x100780D74 0x00000FD8  __TEXT  __stubs
0x100781D4C 0x00001A50  __TEXT  __stub_helper
0x1007837A0 0x0001AD78  __TEXT  __const //常量
0x10079E518 0x00041EF7  __TEXT  __objc_methname //OC 方法名
0x1007E040F 0x00006E34  __TEXT  __objc_classname //OC 類名
0x1007E7243 0x00010498  __TEXT  __objc_methtype  //OC 方法類型
0x1007F76DC 0x0000E760  __TEXT  __gcc_except_tab 
0x100805E40 0x00071693  __TEXT  __cstring  //字符串
0x1008774D4 0x00004A9A  __TEXT  __ustring  
0x10087BF6E 0x00000149  __TEXT  __entitlements 
0x10087C0B8 0x0000D56C  __TEXT  __unwind_info 
0x100889628 0x000129C0  __TEXT  __eh_frame
0x10089C000 0x00000010  __DATA  __nl_symbol_ptr
0x10089C010 0x000012C8  __DATA  __got
0x10089D2D8 0x00001520  __DATA  __la_symbol_ptr
0x10089E7F8 0x00000038  __DATA  __mod_init_func
0x10089E840 0x0003E140  __DATA  __const //常量
0x1008DC980 0x0002D840  __DATA  __cfstring
0x10090A1C0 0x000022D8  __DATA  __objc_classlist // OC 方法列表
0x10090C498 0x00000010  __DATA  __objc_nlclslist 
0x10090C4A8 0x00000218  __DATA  __objc_catlist
0x10090C6C0 0x00000008  __DATA  __objc_nlcatlist
0x10090C6C8 0x00000510  __DATA  __objc_protolist // OC協(xié)議列表
0x10090CBD8 0x00000008  __DATA  __objc_imageinfo
0x10090CBE0 0x00129280  __DATA  __objc_const // OC 常量
0x100A35E60 0x00010908  __DATA  __objc_selrefs
0x100A46768 0x00000038  __DATA  __objc_protorefs 
0x100A467A0 0x000020E8  __DATA  __objc_classrefs 
0x100A48888 0x000019C0  __DATA  __objc_superrefs // OC 父類引用
0x100A4A248 0x0000A500  __DATA  __objc_ivar // OC iar
0x100A54748 0x00015CC0  __DATA  __objc_data
0x100A6A420 0x00007A30  __DATA  __data
0x100A71E60 0x0005AF70  __DATA  __bss
0x100ACCDE0 0x00053A4C  __DATA  __common

Symbols

Section部分將二進(jìn)制文件進(jìn)行了一級劃分串塑。而沼琉，Symbols對Section中的各個(gè)段進(jìn)行了二級劃分北苟，
例如桩匪，對于__TEXT __text,表示代碼段中的代碼內(nèi)容。

0x1000021B0 0x0077EBC3  __TEXT  __text //代碼

而對應(yīng)的Symbols友鼻，起始地址也是0x1000021B0傻昙。其中，文件編號和上文的編號對應(yīng)

[2]/EPlusPan4Phone.build/Objects-normal/x86_64/ULWBigResponseButton.o

具體內(nèi)容如下

# Symbols:
 地址     大小          文件編號    方法名
# Address   Size        File       Name
0x1000021B0 0x00000109  [  2]     -[ULWBigResponseButton pointInside:withEvent:]
0x1000022C0 0x00000080  [  3]     -[ULWCategoryController liveAPI]
0x100002340 0x00000080  [  3]     -[ULWCategoryController categories]
....

到這里彩扔，我們知道OC的方法是如何存儲的妆档，我們再來看看ivar是如何存儲的。
首先找到數(shù)據(jù)棧中__DATA __objc_ivar

0x100A4A248 0x0000A500  __DATA  __objc_ivar

然后虫碉，搜索這個(gè)地址0x100A4A248贾惦，就能找到ivar的存儲區(qū)域。

0x100A4A248 0x00000008  [  3] _OBJC_IVAR_$_ULWCategoryController._liveAPI

值得一提的是敦捧，對于String须板，會顯式的存儲到數(shù)據(jù)段中，例如,

0x1008065C2 0x00000029  [ 11] literal string: http://sns.whalecloud.com/sina2/callback

所以兢卵，若果你的加密Key以明文的形式寫在文件里习瑰，是一件很危險(xiǎn)的事情。

dSYM 文件

我們在每次編譯過后秽荤，都會生成一個(gè)dsym文件甜奄。dsym文件中，存儲了16進(jìn)制的函數(shù)地址映射窃款。

在App實(shí)際執(zhí)行的二進(jìn)制文件中课兄，是通過地址來調(diào)用方法的。在App crash的時(shí)候晨继，第三方工具（Fabric,友盟等）會幫我們抓到崩潰的調(diào)用棧烟阐，調(diào)用棧里會包含crash地址的調(diào)用信息。然后踱稍，通過dSYM文件曲饱，我們就可以由地址映射到具體的函數(shù)位置悠抹。

XCode中，選擇Window -> Organizer可以看到我們生成的archier文件

然后扩淀，

• 右鍵 -> 在finder中顯示楔敌。
• 右鍵 -> 查看包內(nèi)容。

關(guān)于如何用dsym文件來分析崩潰位置驻谆，可以查看這篇博客卵凑。

• iOS 如何調(diào)試第三方統(tǒng)計(jì)到的崩潰報(bào)告

那些你想到和想不到的應(yīng)用場景

attribute

或多或少，你都會在第三方庫或者iOS的頭文件中胜臊，見到過attribute勺卢。

比如

__attribute__ ((warn_unused_result)) //如果沒有使用返回值，編譯的時(shí)

attribtue 是一個(gè)高級的的編譯器指令象对，它允許開發(fā)者指定更更多的編譯檢查和一些高級的編譯期優(yōu)化黑忱。

分為三種：

• 函數(shù)屬性 （Function Attribute）
• 類型屬性 (Variable Attribute )
• 變量屬性 (Type Attribute )

語法結(jié)構(gòu)

attribute 語法格式為：attribute ((attribute-list))
放在聲明分號“;”前面。

比如勒魔，在三方庫中最常見的甫煞，聲明一個(gè)屬性或者方法在當(dāng)前版本棄用了

@property (strong,nonatomic)CLASSNAME * property __deprecated;

這樣的好處是：給開發(fā)者一個(gè)過渡的版本，讓開發(fā)者知道這個(gè)屬性被棄用了冠绢，應(yīng)當(dāng)使用最新的API抚吠，但是被__deprecated的屬性仍然可以正常使用。如果直接棄用弟胀，會導(dǎo)致開發(fā)者在更新Pod的時(shí)候楷力，代碼無法運(yùn)行了。

attribtue的使用場景很多孵户，本文只列舉iOS開發(fā)中常用的幾個(gè)：

//棄用API萧朝，用作API更新
#define __deprecated    __attribute__((deprecated)) 

//帶描述信息的棄用
#define __deprecated_msg(_msg) __attribute__((deprecated(_msg)))

//遇到__unavailable的變量/方法，編譯器直接拋出Error
#define __unavailable   __attribute__((unavailable))

//告訴編譯器延届，即使這個(gè)變量/方法 沒被使用剪勿，也不要拋出警告
#define __unused    __attribute__((unused))

//和__unused相反
#define __used      __attribute__((used))

//如果不使用方法的返回值，進(jìn)行警告
#define __result_use_check __attribute__((__warn_unused_result__))

//OC方法在Swift中不可用
#define __swift_unavailable(_msg)   __attribute__((__availability__(swift, unavailable, message=_msg)))

Clang警告處理

你一定還見過如下代碼：

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
///代碼
#pragma clang diagnostic pop

這段代碼的作用是

1.對當(dāng)前編譯環(huán)境進(jìn)行壓棧
2.忽略-Wundeclared-selector（未聲明的）Selector警告
3.編譯代碼
4.對編譯環(huán)境進(jìn)行出棧

通過clang diagnostic push/pop,你可以靈活的控制代碼塊的編譯選項(xiàng)方庭。
我在之前的一篇文章里厕吉，詳細(xì)的介紹了XCode的警告相關(guān)內(nèi)容。本文篇幅限制械念，就不詳細(xì)講解了头朱。

• iOS 合理利用Clang警告來提高代碼質(zhì)量

預(yù)處理
所謂預(yù)處理，就是在編譯之前的處理龄减。預(yù)處理能夠讓你定義編譯器變量项钮，實(shí)現(xiàn)條件編譯。
比如，這樣的代碼很常見

#ifdef DEBUG
//...
#else
//...
#endif

同樣烁巫，我們同樣也可以定義其他預(yù)處理變量,在XCode-選中Target-build settings中署隘，搜索proprecess。然后點(diǎn)擊圖中藍(lán)色的加號亚隙，可以分別為debug和release兩種模式設(shè)置預(yù)處理宏磁餐。
比如我們加上：TestServer，表示在這個(gè)宏中的代碼運(yùn)行在測試服務(wù)器

image.png

然后阿弃，配合多個(gè)Target（右鍵Target诊霹，選擇Duplicate），單獨(dú)一個(gè)Target負(fù)責(zé)測試服務(wù)器渣淳。這樣我們就不用每次切換測試服務(wù)器都要修改代碼了脾还。

#ifdef TESTMODE
//測試服務(wù)器相關(guān)的代碼
#else
//生產(chǎn)服務(wù)器相關(guān)代碼
#endif

插入腳本

通常，如果你使用CocoaPod來管理三方庫入愧，那么你的Build Phase是這樣子的：

image.png

其中：[CP]開頭的鄙漏，就是CocoaPod插入的腳本。

• Check Pods Manifest.lock砂客，用來檢查cocoapod管理的三方庫是否需要更新
• Embed Pods Framework泥张，運(yùn)行腳本來鏈接三方庫的靜態(tài)/動態(tài)庫
• Copy Pods Resources呵恢，運(yùn)行腳本來拷貝三方庫的資源文件
  而這些配置信息都存儲在這個(gè)文件(.xcodeprog)里

image.png

到這里鞠值，CocoaPod的原理也就大致搞清楚了，通過修改xcodeproject渗钉，然后配置編譯期腳本彤恶，來保證三方庫能夠正確的編譯連接。

同樣鳄橘，我們也可以插入自己的腳本声离，來做一些額外的事情。比如瘫怜，每次進(jìn)行archive的時(shí)候术徊，我們都必須手動調(diào)整target的build版本，如果一不小心鲸湃，就會忘記赠涮。這個(gè)過程，我們可以通過插入腳本自動化暗挑。

buildNumber=$(/usr/libexec/PlistBuddy -c "Print CFBundleVersion" "${PROJECT_DIR}/${INFOPLIST_FILE}")
buildNumber=$(($buildNumber + 1))
/usr/libexec/PlistBuddy -c "Set :CFBundleVersion $buildNumber" 

這段腳本其實(shí)很簡單笋除，讀取當(dāng)前pist的build版本號,然后對其加一，重新寫入炸裆。

使用起來也很簡單：

• Xcode - 選中Target - 選中build phase
• 選擇添加Run Script Phase

image.png

• 然后把這段腳本拷貝進(jìn)去垃它，并且勾選Run Script Only When installing，保證只有我們在安裝到設(shè)備上的時(shí)候，才會執(zhí)行這段腳本国拇。重命名腳本的名字為Auto Increase build number

image.png

• 然后洛史，拖動這個(gè)腳本的到Link Binary With Libraries下面

image.png

腳本編譯打包

腳本化編譯打包對于CI（持續(xù)集成）來說，十分有用酱吝。iOS開發(fā)中虹菲，編譯打包必備的兩個(gè)命令是：

//編譯成.app
xcodebuild  -workspace $projectName.xcworkspace -scheme $projectName  -configuration $buildConfig clean build SYMROOT=$buildAppToDir
//打包
xcrun -sdk iphoneos PackageApplication -v $appDir/$projectName.app -o $appDir/$ipaName.ipa

通過info命令，可以查看到詳細(xì)的文檔
info xcodebuild

提高項(xiàng)目編譯速度

通常掉瞳，當(dāng)項(xiàng)目很大毕源，源代碼和三方庫引入很多的時(shí)候，我們會發(fā)現(xiàn)編譯的速度很慢陕习。在了解了XCode的編譯過程后霎褐，我們可以從以下角度來優(yōu)化編譯速度：

• 查看編譯時(shí)間

我們需要一個(gè)途徑，能夠看到編譯的時(shí)間该镣，這樣才能有個(gè)對比冻璃，知道我們的優(yōu)化究竟有沒有效果。
對于XCode 8损合，關(guān)閉XCode省艳，終端輸入以下指令

$ defaults write com.apple.dt.Xcode ShowBuildOperationDuration YES

然后，重啟XCode嫁审，然后編譯跋炕，你會在這里看到編譯時(shí)間。

image.png

• 代碼層面的優(yōu)化

forward declaration
所謂forward declaration律适，就是@class CLASSNAME辐烂，而不是#import CLASSNAME.h。這樣捂贿，編譯器能大大提高#import的替換速度纠修。

對常用的工具類進(jìn)行打包（Framework/.a）
打包成Framework或者靜態(tài)庫，這樣編譯的時(shí)候這部分代碼就不需要重新編譯了厂僧。

常用頭文件放到預(yù)編譯文件里
XCode的pch文件是預(yù)編譯文件扣草，這里的內(nèi)容在執(zhí)行XCode build之前就已經(jīng)被預(yù)編譯，并且引入到每一個(gè).m文件里了颜屠。

• 編譯器選項(xiàng)優(yōu)化

Debug模式下辰妙，不生成dsym文件
上文提到了，dysm文件里存儲了調(diào)試信息汽纤，在Debug模式下上岗，我們可以借助XCode和LLDB進(jìn)行調(diào)試。所以蕴坪，不需要生成額外的dsym文件來降低編譯速度肴掷。

Debug開啟Build Active Architecture Only
在XCode -> Build Settings -> Build Active Architecture Only 改為YES敬锐。這樣做，可以只編譯當(dāng)前的版本呆瞻，比如arm7/arm64等等台夺，記得只開啟Debug模式。這個(gè)選項(xiàng)在高版本的XCode中自動開啟了痴脾。

Debug模式下颤介，關(guān)閉編譯器優(yōu)化
編譯器優(yōu)化

image.png