iOS App 啟動過程(二):從 exec() 到 main()

概述:

從點擊應用到執(zhí)行 main() 之前,系統(tǒng)進行了以下行為:

  • Load dylibs:遞歸映射所有依賴的動態(tài)庫(dylibs)
  • Rebase:對所有圖像進行重設基址
  • Bind:對所有圖像進行綁定
  • Notify ObjC Runtime:運行時操作
  • Initializers:初始化

注意:

這里的圖像是 Mach-O 中的術語,指所有文件類型。
Mach-O 有三種文件類型

  1. Executable:應用程序的二進制文件;
  2. Dylib:動態(tài)庫嫩絮;
  3. Bundle:無法被鏈接的動態(tài)庫,只能通過 dlopen() 打開碘勉;
    所有的 Executable板辽、Dylib奇瘦、Bundle 稱為 Image

Loading Dylibs

第一個執(zhí)行的是加載動態(tài)庫劲弦,首先需要去解析所有依賴的動態(tài)庫的列表耳标,找到 App 需要的所有 mach-o 文件。找到動態(tài)庫后邑跪,需要打開并讀取每個文件次坡,在此過程中,驗證 mach-o 文件的有效性呀袱,依次注冊代碼簽名贸毕。最后對每個 segment 調(diào)用 mmap() 方法。

加載一個動態(tài)庫后需要遞歸加載每個依賴的動態(tài)庫夜赵,一個 App 大約有 400 多個動態(tài)庫明棍,其中大部分是系統(tǒng)動態(tài)庫。

Fix-ups

加載完所有的動態(tài)庫后寇僧,動態(tài)庫只是一個個單獨的存在摊腋,此時需要通過 fix-ups 使動態(tài)庫相互關聯(lián)。在 __DATA segment 中有一個指針嘁傀,可以用來跳轉(zhuǎn)兴蒸。
fix-ups 分為兩種,rebasebind细办。rebase 是在圖像內(nèi)部調(diào)整指針橙凳;而 bind 是在圖像外部調(diào)整指針。

Rebase

因為 ASLR(Address space layout randomization) 使所有動態(tài)庫被加載到隨機地址上笑撞,所以需要 rebase 遍歷所有的內(nèi)部數(shù)據(jù)指針岛啸,然后為它們添加一個地址偏移值。

Bind

Bind 針對那些指向動態(tài)庫之外的指針茴肥,這些指針通過名稱綁定坚踩。運行時,dylb 通過符號名找到實現(xiàn)該符號的位置瓤狐,主要是遍歷查找符號表瞬铸,當找到時把值存到該數(shù)據(jù)指針中。

Notify ObjC Runtime

ObjC 是動態(tài)語言础锐,可以在運行時通過類名把類實例化嗓节,所以在運行時,ObjC 需要維護一張包含所有類與其映射的表格郁稍。每個加載類時赦政,在這個全局表格中注冊類名。在運行時還會把定義的 Category 插入到方法列表中。

Selector 對于 ObjC 是唯一的恢着。

Initializers

調(diào)用所有類的 +(void)load 方法桐愉,對所有動態(tài)庫初始化。需要從下到上初始化掰派,因為上層的一些動態(tài)庫可能依賴于下層的動態(tài)庫从诲,所以先初始化下層的動態(tài)庫保證所有的動態(tài)庫都可以正確初始化。

當所有的動態(tài)庫初始化完成后靡羡,最終調(diào)用主 dylib 程序系洛,也就是 main()

總結(jié)

Dyld 是一個輔助程序略步,主要功能

  • 加載所有依賴庫描扯;
  • 修復所有 DATA 頁面的指針;
  • 運行所有構(gòu)造器初始化趟薄,并最終調(diào)用 mian()绽诚。

本文參考 WWDC2016 Session 406: Optimizing App Startup Time

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