iOS 中你不会注意到的 Link 过程

一个 app 不可能只是一个单一的可执行文件,而是由很多不同的模块组合而成,这些模块就是所谓的库,iOS 中的链接(Linking) 是为了链接你的应用中会用到的库。在实际开发过程中,一个库一般都包括了可执行代码,公共的头文件和资源,这些库可以被链接器连接到你的应用。

这些被链接的库可以分为两种:静态库和动态库。

静态库:
其实就是很多目标文件(object file)的压缩包,当一个静态库被链接时,静态链接器会拿到库里面的目标文件,把它们与应用的目标文件组合成一个单独的可执行文件。显而易见,这样的话,应用的可执行文件就会随添加的库变得越来越大,当一个应用启动时,这个应用的代码会被立刻加载到内存空间里。

动态库:
相反,动态库仅仅在需要的时候才被加载到内存,这个过程可能发生在启动的时候或者运行的时候。

Framework:
在苹果的世界里,Framework 是一个包含动态库,头文件和资源的包,它的作用是把所有跟库有关的文件放到一个包里面,方便管理和安装。

在一个app通过main函数,进入appDelegate的回调函数,开始运行你所写的类,属性,方法等等之前,系统已经运用编译器(compiler)把开发者们编写的 .h, .m 源代码会被转化成一个个 .o 文件(object file),然后运用静态链接器(static linker)把这些对象文件组合成最终产品,比如可执行代码或者静态库等等.

静态链接:
发生在代码编译之后,把各个object file连接成单个二进制文件。静态链接器(ldld64)解析代码中对于外部库的符号(symbol)引用,加入这些symbol在内存中的位置以便于 动态链接器(dyld) 之后可以运用这些位置动态查找,加载,链接。

动态链接:
当app启动时,内核新建一个进程,在新的进程中加载可执行文件,即你写的程序, 和dynamic linker(dyld),内核在动态链接器中执行程序,而动态链接器则会加载程序中引用的库。

具体地说,动态链接器会依次执行以下一些工作:

  1. 在内核分配的进程的最原始的栈里面启动自己
  2. 递归地加载所有的程序中导入的动态库到进程的内存空间,动态链接器会缓存这些加载过程
  3. 把这些加载到进程的库链接到可执行文件,这一过程中会立即绑定那些需要立即绑定的symbol,并且为那些不需要立即绑定的symbol建立一个表
  4. 为可执行文件运行静态初始化函数,对于 Objective-C 的类而言,就是 +load 方法,对于 C++ 的类而言就是构造函数
  5. 准备可执行文件的 main 函数的参数并且调用 main 函数
  6. 在进程执行的过程中, 当可执行文件需要调用之前没有绑定的symbol时,dyld 会通过之前生成的表绑定这些symbol,dyld 也通过 dl 开头的一些 API 的功能提供运行时加载的服务,提供对 gdb 以及其他 debugger 的挂钩来获得有用的信息
  7. main 结束返回之后,运行静态终止函数,比如 C++ 中的析构函数
  8. 在一些场景里,当 main 函数返回之后会调用 libSystem's_exit

Reference

MikeAsh博客
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