Mach-O

Mach-O是什么?

Mach-O是Mach object的缩写,是Mac、iOS上用于存储程序、库的标准格式。像iOS的App的可执行文件,就是Mach-O格式

为什么要了解Mach-O?

一是知识储备,用来面试,或者写出更好的代码。

二是实际用途,比如我想去破解别人app,我想知道别人的APP有哪些东西,只有充分了解了这些,才能往他内存当中去注入一些代码。比如说我知道了他的数据段在哪个地方,我才知道可以修改的数据在哪里。或者我知道了他的动态库信息在哪个地方,我就可以修改动态库符号表的信息,就可以链接我自己的一个动态库,注入一些新的动态库。

属于Mach-O格式的文件类型

这些东西可以从苹果源码里查,或者从XNU里查,XNU就是mac系统的内核。(https://opensource.apple.com/tarballs/xnu

  • EXTERNAL_HEADERS/Mach-o/fat.h
  • EXTERNAL_HEADERS/mach-o/loader.h
常见的Mach-O文件类型

MH_OBJECT

  • 目标文件(.o)。

我们可以简单的创建一个.c文件,生成目标文件后,使用file命令可以看到test.o就是Mach-O的格式。

//编写代码保存为test.c
#include<stdio.h>
int main() {
 printf("test--");
 return 0;
}
//命令行下可以看到Mach-O的文件格式
clang -c test.c 
file test.o 
test.o: Mach-O 64-bit object x86_64
  • 静态库文件(.a),静态库文件就是若干个.o合并在一起。

  • MH_EXECUTE 可执行文件

  • MH_DYLIB:动态库文件

  • .dylib

  • .framework/xx

  • MH_DYLINKER:动态连接器文件

  • /usr/lib/dyld

  • MH_DSYM:储存着二进制文件符号信息的文件

  • .dSYM/Contents/Resources/DWARF/xx (常用于分析APP的崩溃信息)

  • 通用二进制文件

  • 同时适用于多重架构的二进制文件
    包含了多重不同架构的独立的二进制文件
    因为需要存储多种架构的代码,通用二进制文件通常比单一的二进制文件要大
    由于两种架构有共同的一些资源,所以并不会达到单一版本的两倍多
    由于执行过程中,只调用一部分代码,运行起来也不需要额外的内存
    因为文件比原来的要大,也成为胖二进制文件。

Mach-o的结构

官方描述:


一个Mach-O文件包含3个主要区域

  • Header
    文件类型(比如静态库、动态库、可执行文件等等)、目标架构类型(arm64)、等

  • Load commands
    描述文件在虚拟内存中的逻辑结构、布局
    我们平时说的内存,都是虚拟内存,比如我们再内存中创建个对象
    我们都知道程序在内存中,都是段结构,比如数据段,代码段,Load commands就是描述将来程序有哪些段,每个段有多大,里边大概有什么信息

  • Raw segment data
    在Load commands中定义的Segment的原始数据。上边提到的Load commands是提供了段的描述信息,而这个Row segment data就代表段里的具体数据。

其实这个Mach-O就相当于一本书,Header就相当于一本书的绪,开头标题。Load commands就相当于一本书的目录,告诉了你每一个段从哪里开始,到哪里结束。Data就相当于一本书的内容。

Header

在读取整个mach-o文件的时候,首先被解析的就是这个Header文件。通过header然后去加载.



Load commands
窥探Mach-O的结构
  • 命令行工具

file: 查看Mach-O的文件结构

➜ **Desktop** file Zeus 
Zeus: Mach-O 64-bit executable arm64
  • otool:查看Mach-O特定部分和段的内容
➜ **Desktop** otool 

-f print the fat headers //打印胖二进制文件的头信息

-a print the archive header

-h print the mach header // 打印mach文件的头信息,实际上就是打印armv7 arm64二进制文件的头信息

-l print the load commands

-L print shared libraries used //打印依赖的framework

-D print shared library id name

-t print the text section (disassemble with -v)
  • lipo:常用于多架构Mach-O文件的处理

  • 查看架构信息:lipo -info 文件路径

  • 导出某种特定架构:lipo 文件路径 -thin 架构类型 -output 输出文件路径

  • 合并多种架构:lipo 文件路径1 文件路径2 -output 输出文件路径

GUI工具

MachOView (https://github.com/gdbinit/MachOView)

dyld和mach-o

dyld 也是Mach-O文件,加载以下类型的Mach-O文件

MH_EXECUTE - 可执行文件

MH_DYLIB - 动态库文件

MH_BUNDLE

总结一下,Mach-O组成
  • 首先是一个胖二进制文件的标记,如果是多种架构的就是胖二进制文件。从app store下载时候,会根据当前手机机型下载相应的二进制文件,但是从本地上传到商店的时候,上传的就是一个胖的二进制文件,因为需要适应不同架构的手机安装。

  • 接下来就是二进制文件的头信息

  • 二进制文件的段信息

  • 二进制文件的每个段代表的具体信息。

我们平时常用的反编译软件,其实就是解析了这个mach-o文件,以可视化的方式呈现。

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