基本概念简介
dyld
dyld全名The dynamic link editor。它是苹果的动态链接器，是苹果操作系统一个重要组成部分，在应用被编译打包成可执行文件格式的Mach-O文件之后 ，交由dyld负责链接，加载程序。
dyld是开源的，我们可以通过官网下载它的源码。并通过源码来阅读理解它的运行方式，了解系统加载动态库的细节。
共享缓存
由于iOS系统中UIKit / Foundation等系统库每个应用都会通过dyld加载到内存中，因此，为了节约内存空间，苹果将这些系统库放在了一个地方：动态库共享缓存区 (dyld shared cache)。同理，在Mac OS中也一样有一个动态库的共享缓存区。
有了共享缓存区，类似NSLog的函数实现地址，就不会在我们自己的工程的Mach-O中，那么问题来了，当我们的工程想要调用NSLog方法 , 如何能找到其真实的实现地址呢？
在工程编译时，所产生的
Mach-O可执行文件中会预留出一段空间，这个空间其实就是符号表，存放在_DATA数据段中(因为_DATA段在运行时是可读可写的)，在工程运行时，dyld根据Load Commands中列出的动态库，去做绑定操作，将方法的真实地址写到_DATA段的符号表中。
ASLR
ASLR的全名：Address Space Layout Randomization，地址空间配置随机加载；是一种针对缓冲区溢出的安全保护技术，通过对堆、栈、共享库映射等线性区布局的随机化，通过增加攻击者预测目的地址的难度，防止攻击者直接定位攻击代码位置，达到阻止溢出攻击的目的的一种技术；iOS4.3开始引入了ASLR技术。
ASLR的作用是地址空间配置随机加载，利用随机方式配置数据地址空间，使某些敏感数据（例如APP登录注册、支付相关代码）配置到一个恶意程序无法事先获知的地址，令攻击者难以进行攻击。
dyld 源码探索
本节的重点是探索dyld，因此如何从函数调用栈中找到dyld的入口函数这里只简单描述。
【步骤1】在ViewController类中增加load方法，并在load方法中设置断点。
【步骤2】当断点停下时，使用lldb指令bt查看函数调用栈。
【步骤3】从函数调用栈中可以看到应用程序启动的时候，最先执行的是_dyld_start，通过lldb指令bt + up/down可以来到入口函数_dyld_start处。
【步骤4】上图第 11 行：call就是调用函数的指令（类似bl），这个函数也就是我们App开始的地方。
dyldbootstrap :: start
源码如下：
uintptr_t start(const dyld3::MachOLoaded* appsMachHeader, int argc, const char* argv[],
const dyld3::MachOLoaded* dyldsMachHeader, uintptr_t* startGlue)
{
// Emit kdebug tracepoint to indicate dyld bootstrap has started <rdar://46878536>
dyld3::kdebug_trace_dyld_marker(DBG_DYLD_TIMING_BOOTSTRAP_START, 0, 0, 0, 0);
// if kernel had to slide dyld, we need to fix up load sensitive locations
// we have to do this before using any global variables
rebaseDyld(dyldsMachHeader);
// kernel sets up env pointer to be just past end of agv array
const char** envp = &argv[argc+1];
// kernel sets up apple pointer to be just past end of envp array
const char** apple = envp;
while(*apple != NULL) { ++apple; }
++apple;
// set up random value for stack canary
__guard_setup(apple);
#if DYLD_INITIALIZER_SUPPORT
// run all C++ initializers inside dyld
runDyldInitializers(argc, argv, envp, apple);
#endif
_subsystem_init(apple);
// now that we are done bootstrapping dyld, call dyld's main
uintptr_t appsSlide = appsMachHeader->getSlide();
return dyld::_main((macho_header*)appsMachHeader, appsSlide, argc, argv, envp, apple, startGlue);
}
源码说明：
1️⃣ 重定向dyld，在磁盘上，dyld DATA段中的所有指针都被链接在一起。它们需要被修正成真正的指针来运行。这一步必须在使用任何全局变量之前完成。
2️⃣ 对栈溢出进行保护
3️⃣ 初始化dyld
4️⃣ 计算主程序的ALSR
5️⃣ 初始化完成后调用dyld的main函数，即：dyld::_main
注意：
Slide这个其实就是ALSR，说白了就是通过一个随机值来实现地址空间配置随机加载。当进程开始运行时，在存储器中所能够使用与控制的地址空间内，对进程地址进行随机分配，这样可以使某些攻击者无法事先获知地址，攻击者难以通过固定地址获取函数或者内存值进行攻击
镜像的Slide值 = 镜像的mach_header结构体指针 - 镜像文件中第一个__TEXT代码段描述的结构体struct segmeng_command中的vmaddr数据成员的值。
dyld::_main
dyld::_main源码太长，这里就不完全复制了。这个函数就是加载App的主要函数。
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
//此处省略代码
}
_main函数的流程：
1️⃣ 准备工作
① 设置HostCPU等信息
② 设置上下文信息
setContext③ 检测进程是否受限，并在上下文中做出对应处理
configureProcessRestrictions。苹果进程受AFMI保护（Apple Mobile File Integrity苹果移动文件保护）④ 配置相关环境变量，并根据环境变量的配置对上下文信息进行更新。
2️⃣ 加载共享缓存
① 在
checkSharedRegionDisable函数中检查共享缓存的禁用状态。注意：iOS中是不允许禁用共享缓存。-
② 当共享缓存未被禁用时，需要加载共享缓存
mapSharedCache -> loadDyldCache。这里又分为三种情况：- 仅加载到当前进程
mapCachePrivate - 共享缓存如果是第一次加载，则进行加载操作
mapCacheSystemWide - 共享缓存不是第一次被加载，则说明共享缓存已经被加载，那将不做任务处理。
- 仅加载到当前进程
3️⃣ dyld3 加载流程
在iOS 11后，引入了dyld13的闭包模式，以回调的方式加载，该方法加载更快、效率更高。
在iOS 13 后，动态库和第三方库也使用闭包模式加载。
① 判断当前是否是闭包模式
sClosureMode == ClosureMode::Off：非闭包模式
sClosureMode == ClosureMode::On：闭包模式-
② 检查共享缓存中是否存在主程序闭包，若存在，则直接接入第⑤步。
16208047175618.jpg -
③ 当共享缓存中没有闭包，或者共享缓存中的闭包无效，则去启动缓存中查找主程序闭包，若存在，则直接进入第⑤步
16208052099346.jpg -
④ 当启动缓存中也不存在主程序闭包时，则构建一个新的主程序启动闭包
16208052628726.jpg -
⑤ 启动主程序闭包
16208054298563.jpg -
⑥ 若主程序闭包启动失败（闭包过期等原因），则又重新构建一个新的主程序启动闭包，并再次启动它
16208057043389.jpg -
⑦ 闭包启动成功，返回
main函数地址
16208057279333.jpg ⑧ 闭包启动失败，则说明dyld3闭包启动不了，则尝试使用dyld2启动程序。
4️⃣ dyld2 加载流程
-
① 将
dyld的UUID添加到非共享缓存镜像UUID列表中。
16208071201131.jpg -
② 实例化主程序
16208072797717.jpg-
进入
instantiateFromLoadedImage函数，其内部调用instantiateMainExecutable返回image对象。
16208077503600.jpg -
继续进入
instantiateMainExecutable函数，该函数里面两个操作。- 调用
sniffLoadCommands函数，解析Mach-O获取一些参数值。
compressed：判断
Mach-O是Compressed还是Classic类型
segCount：Segment总数
libCount：需要加载的动态库的数量
codeSigCmd：代码签名信息
encryptCmd：代码的加密信息注意，在函数的结果处有这么一段代码
16208097315972.jpg
程序的Segment总数，不能超过255
程序的依赖库总数，不能超过4095- 根据
compressed结果，执行相应的程序完成主程序的实例化。
16208099317702.jpg
- 调用
主程序实例化完成之后，需要将
image对象添加至image列表中。从此处可以看出，在image列表中第一个image对象就是主程序。
-
-
③ 检测代码，检查设备、系统版本等
16208104788085.jpg -
④ 判断
DYLD_INSERT_LIBRARIES环境变量是否有设置值。若有，则遍历DYLD_INSERT_LIBRARIES，依次加载DYLD_INSERT_LIBRARIES变量中的动态库。加载使用loadInsertedDylib函数。
16208108367034.jpg -
⑤ 链接主程序
16208121000605.jpg
16208121310100.jpg- 记录起始时间，用于记录各步骤的时间间隔
- 递归加载主程序依赖的库.完成之后发通知
- 修正ASLR
- 绑定NoLazy符号
- 绑定弱符号
- 递归应用插入的动态库
- 注册
- 记录结束时间
- 计算时间差，当项目配置环境变量，用于显示各步骤耗时
-
⑥ 链接插入的动态库，这个操作必须在链接主程序之后，被插入的库(例如，libSystem)就不会出现在程序使用的库的前面。
16208126576354.jpg -
⑦ 绑定插入的动态库
16208130054295.jpg -
⑧ 绑定弱符号引用
16208130722848.jpg -
⑨ 运行所有的初始化方法
16208131066283.jpg -
⑩ 通知监控进程即将进入main()函数，返回main()函数地址
16208133178443.jpg
至此_main函数执行完成，并返回main()函数地址。
总结
dyld流程：
-
start函数
- 重定位dyld
- 调用_main函数
-
_main函数
- 内核检查，然后一系列设置，HostCPU、可执行文件的Header、ASLR、设置上下文、配置进程是否受限（AFMI）
- 加载共享缓存
- 选择dyld3或dyld2
- 实例化主程序
- 根据compressed判断，使用相应的子类实例化主程序，返回实例对象
- 拿到实例化后的image对象，将image对象添加到image列表中，返回image对象
- 所以image列表中，第一个image一定是主程序
- 加载动态库，优先插入的动态库，依次将image对象添加到image列表中，使用环境变量DYLD_INSERT_LIBRARIES
- 链接主程序
- 递归加载主程序依赖的库，完成之后发通知
- 重定向，修正ASLR
- 绑定非懒加载符号
- 绑定弱引用符号
- 递归应用插入的动态库
- 注册
- 初始化主程序，initializeMainExecutable函数
- 调用runInitializers函数
- 调用processInitializers函数
- 调用recursiveInitialization函数
- 返回主程序的入口函数，开始进入主程序的main函数
-
recursiveInitialization函数
调用notifySingle函数
调用doInitialization函数
-
notifySingle函数
如果sNotifyObjCInit不为空，使用回调指针，执行一个回调函数
-
通过符号断点看出，回调是_objc_init函数初始化时赋值的
_objc_init函数在objc源码中
调用dyld中的_dyld_objc_notify_register函数，传入load_images函数
调用call_class_loads函数，循环调用每个类中的load方法，动态库优先于主程序的load方法执行
doInitialization函数
调用doModInitFunctions函数，内部调用全局C++对象的构造函数__attribute__((constructor))的C函数-
dyld加载顺序：
- load方法
- C++构造函数
- main()函数
