iOS dyld加载流程

dyld加载的详细流程可以参考文章 iOS dyld加载流程
本章用以分析dyld加载过程中关键函数_dyld_objc_notify_registermainconstructor等函数的调用逻辑
dyld源码

一、dyld加载流程以及main函数的调用

  1. _dyld_start
    1.1 dyldbootstrap::start
    1.2 dyld::_main
    1.3 instantiateFromLoadedImage 实例化主程序image
    1.4 loadInsertedDylib 加载动态库
    1.5 link 主程序
    1.6 循环递归link动态库
    1.7 initializeMainExecutable 初始化image
    1.8 sMainExecutable->getEntryFromLC_MAIN 获取主程序main函数并返回
  2. _dyld_start 执行main函数

二、Image的初始化以及Objc中的_objc_init 和 attribute((constructor))的调用逻辑

在dyld加载流程中,且在main函数调用之前会先初始化所有加载进来的Image

void initializeMainExecutable()
{
    // 1. run initialzers for any inserted dylibs
    ImageLoader::InitializerTimingList initializerTimes[allImagesCount()];
    initializerTimes[0].count = 0;
    const size_t rootCount = sImageRoots.size();
    if ( rootCount > 1 ) {
        for(size_t i=1; i < rootCount; ++i) {
            sImageRoots[i]->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
        }
    }
    
    // 2. run initializers for main executable and everything it brings up 
    sMainExecutable->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
}
  1. run initialzers for any inserted dylibs 初始化所有image
  2. run initializers for main executable and everything it brings up 初始化主程序
runInitializers 函数调用过程
  1. runInitializers
  2. processInitializers
void ImageLoader::processInitializers(const LinkContext& context, mach_port_t thisThread,
                                     InitializerTimingList& timingInfo, ImageLoader::UninitedUpwards& images)
{
    ...
    // Calling recursive init on all images in images list, building a new list of
    // uninitialized upward dependencies.
    for (uintptr_t i=0; i < images.count; ++i) {
        images.imagesAndPaths[i].first->recursiveInitialization(context, thisThread, images.imagesAndPaths[i].second, timingInfo, ups);
    }

}

在processInitializers中,循环对所有image执行了recursiveInitialization函数

void ImageLoader::recursiveInitialization(const LinkContext& context, mach_port_t this_thread, const char* pathToInitialize,
                                          InitializerTimingList& timingInfo, UninitedUpwards& uninitUps)
{
  // 1. let objc know we are about to initialize this image
  uint64_t t1 = mach_absolute_time();
  fState = dyld_image_state_dependents_initialized;
  oldState = fState;
  context.notifySingle(dyld_image_state_dependents_initialized, this, &timingInfo);
  // 2.  initialize this image
  bool hasInitializers = this->doInitialization(context);
  // 3. let anyone know we finished initializing this image
  fState = dyld_image_state_initialized;
  oldState = fState;
  context.notifySingle(dyld_image_state_initialized, this, NULL);
}
  1. let objc know we are about to initialize this image 通知objc将要初始化这个image
  2. initialize this image 初始化image
  3. let anyone know we finished initializing this image 通知所有监听者这个image已经初始化完成
    这里是触发Objc回调load_images的地方,具体请看第三节的分析
doInitialization 函数调用过程
bool ImageLoaderMachO::doInitialization(const LinkContext& context)
{
    CRSetCrashLogMessage2(this->getPath());

    // mach-o has -init and static initializers
    doImageInit(context);
    doModInitFunctions(context);
    
    CRSetCrashLogMessage2(NULL);
    
    return (fHasDashInit || fHasInitializers);
}

这里面有两个关键的函数

  1. doImageInit
    image.png

当链接器加入-init选项时,LC_ROUTINES就会被加入到LoadCommands中,描述该dylib的入口。
遍历所有LoadCommands,通过LC_ROUTINES_COMMAND找到入口函数并执行,
通过第 2266 行代码可以得知,系统会保证libSystem最先被初始化

  1. doModInitFunctions
    遍历mach-o中所有的segment、section,找到__mod_init_funcs section(存储所有__attribute__((constructor))函数的地方),遍历执行里面的所有的C++静态方法
    这里也可以通过在__attribute__((constructor))函数的调用栈中来验证
    image.png

我们在Objc源码的_objc_init打上断点,可以看到调用栈为下图:

image.png

可以发现Objc的初始化方法_objc_init也是在这里被触发,并且由libSystem初始化时所调用
由于libSystem是第一个被初始化的库,所以_objc_init会比自定义添加的__attribute__((constructor))函数先被调用

三、_dyld_objc_notify_register调用逻辑

在Objc的初始化函数_objc_init函数中使用了_dyld_objc_notify_register注册了一个回调

void _objc_init(void)
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    runtime_init();
    exception_init();
    cache_init();
    _imp_implementationWithBlock_init();

    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
}

了解过Load函数执行过程的都应该知道,Load函数是被load_images这个回调函数所触发的(关于load函数的执行过程可以参考+load 和 +initialize
而且这里注册的回调函数load_images正是被dyld执行流程中的recursiveInitialization所触发的。

image.png

recursiveInitialization中,image的初始化前后通过notifySingle发了两个通知

static void notifySingle(dyld_image_states state, const ImageLoader* image, ImageLoader::InitializerTimingList* timingInfo)
{
....
    if ( (state == dyld_image_state_dependents_initialized) && (sNotifyObjCInit != NULL) && image->notifyObjC() ) {
        uint64_t t0 = mach_absolute_time();
        dyld3::ScopedTimer timer(DBG_DYLD_TIMING_OBJC_INIT, (uint64_t)image->machHeader(), 0, 0);
        (*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());
        uint64_t t1 = mach_absolute_time();
        uint64_t t2 = mach_absolute_time();
        uint64_t timeInObjC = t1-t0;
        uint64_t emptyTime = (t2-t1)*100;
        if ( (timeInObjC > emptyTime) && (timingInfo != NULL) ) {
            timingInfo->addTime(image->getShortName(), timeInObjC);
        }
    }
}

通过代码可以看到内部调用了sNotifyObjCInit函数

void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                _dyld_objc_notify_init      init,
                                _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped)
{
    dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
}

void registerObjCNotifiers(_dyld_objc_notify_mapped mapped, _dyld_objc_notify_init init, _dyld_objc_notify_unmapped unmapped)
{
    // record functions to call
    sNotifyObjCMapped   = mapped;
    sNotifyObjCInit     = init;
    sNotifyObjCUnmapped = unmapped;
....
}

通过源码可以看到sNotifyObjCInit正是在_objc_init中传入的load_images

image.png

通过load函数的调用栈也可以看到load函数正是被notifySingle函数触发的。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 203,362评论 5 477
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,330评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 150,247评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,560评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,580评论 5 365
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,569评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,929评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,587评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,840评论 1 297
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,596评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,678评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,366评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,945评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,929评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,165评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 43,271评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,403评论 2 342