十二、dyld 和 Objc 的关联

主要内容:
一、_objc_init 源码分析
二、dyld 和 Objc 的关联

一、_objc_init 源码分析

void _objc_init(void)
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    // 环境变量初始化
    environ_init();
    //本地线程池初始化
    tls_init();
    // objc里的静态函数
    static_init();
    runtime_init();
    exception_init();
    //cache 缓存的处理
    cache_init();
    _imp_implementationWithBlock_init();
    //  重点 :map_images, load_images
    // images:镜像文件   map:映射
    // map_images: 管理文件中和动态库中所有的符号(class Protocol selector category)
    // load_images: 加载执行load方法
    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);

#if __OBJC2__
    didCallDyldNotifyRegister = true;
#endif
}

调用的方法具体分析

  • 1.environ_init() : 环境变量初始化
    读取影响运行时的环境变量。如果需要,还可以打印环 境变量帮助。
    for (size_t i = 0; i < sizeof(Settings)/sizeof(Settings[0]); i++) {
        const option_t *opt = &Settings[I];
        _objc_inform("%s: %s", opt->env, opt->help);
        _objc_inform("%s is set", opt->env);
    }

打印日志:

......
objc[1955]: OBJC_DISABLE_TAGGED_POINTERS: disable tagged pointer optimization of NSNumber et al.
objc[1955]: OBJC_DISABLE_TAGGED_POINTERS is set
objc[1955]: OBJC_DISABLE_TAG_OBFUSCATION: disable obfuscation of tagged pointers
objc[1955]: OBJC_DISABLE_TAG_OBFUSCATION is set
objc[1955]: OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA: disable non-pointer isa fields
objc[1955]: OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA is set
objc[1955]: OBJC_DISABLE_INITIALIZE_FORK_SAFETY: disable safety checks for +initialize after fork

注:也可以通过在控制台,执行:export OBJC_HELP=1,打印出环境变量

例:在环境变量中添加OBJC_PRINT_LOAD_METHODS = YES,然后运行,如图:

image.png

打印日志:

......
objc[2093]: LOAD: class 'NSApplication' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: class 'NSBinder' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: class 'NSColorSpaceColor' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: class 'NSNextStepFrame' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: category 'NSColor(NSUIKitSupport)' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: +[NSApplication load]

objc[2093]: LOAD: +[NSBinder load]

objc[2093]: LOAD: +[NSColorSpaceColor load]

objc[2093]: LOAD: +[NSNextStepFrame load]

objc[2093]: LOAD: +[NSColor(NSUIKitSupport) load]

objc[2093]: LOAD: category 'NSError(FPAdditions)' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: +[NSError(FPAdditions) load]

objc[2093]: LOAD: class '_DKEventQuery' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: +[_DKEventQuery load]

objc[2093]: LOAD: class 'LGPerson' scheduled for +load
objc[2093]: LOAD: +[LGPerson load]
  • 2.tls_init() 关于线程key的绑定 - 比如每线程数据的析构函数
void tls_init(void)
{
#if SUPPORT_DIRECT_THREAD_KEYS
    pthread_key_init_np(TLS_DIRECT_KEY, &_objc_pthread_destroyspecific);
#else
    _objc_pthread_key = tls_create(&_objc_pthread_destroyspecific);
#endif
}
  • 3.static_init()

    • 运行C ++静态构造函数。
    • dyld调用我们的静态构造函数 之前libc 会调用 _objc_init(),因此我们必须自己做
  • 4.runtime_init(): runtime运行时环境初始化

    • 主要是:unattachedCategories,allocatedClasses 后面会分析
void runtime_init(void)
{
    //分类的初始化
    objc::unattachedCategories.init(32);
    // 储存加载完毕的类的方法
    objc::allocatedClasses.init();
}
  • 5.exception_init () 初始化libobjc的异常处理系统
    我们可以通过设置回调函数来拦截异常信息

  • 6.cache_init() 缓存条件初始化

  • 7._imp_implementationWithBlock_init :启动回调机制。
    通常这不会做什么,因为所有的初始化都是惰性的,但是对于某些进程,我们会迫不及待地加载trampolines dylib

    1. _dyld_objc_notify_register
    • map_images :管理文件中和动态库中所有的符号(class Protocol selector category)
    • load_images :加载执行load方法

_dyld_objc_notify_register是我们注册相关的重要函数,我们知道在dyld的程序启动中会进行相关的闭环,而其中就有_dyld_objc_notify_register,所以接下来就让我们来学习一下dyld 和 objc关联关系以及是如何通过_dyld_objc_notify_register 进行关联的。

二、dyld 和 Objc 的关联

  • _dyld_objc_notify_register源码:
    _dyld_objc_notify_register 这个方法是跨库执行的,在苹果开源的 dyld 源码
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);
}

  • dyld::registerObjCNotifiers 源码
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;

    ......省略部分代码
}

传来的三个参数中,第一个参数 map_images赋值给sNotifyObjCMapped,第二个参数load_images赋值给sNotifyObjCInit,全局搜索这两个变量,可以查找到函数调用分别是:

(*sNotifyObjCMapped)(objcImageCount, paths, mhs);
(*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());

再回到 objc_781环境,全局搜索map_images(

  • map_images源码:
void
map_images(unsigned count, const char * const paths[],
           const struct mach_header * const mhdrs[])
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return map_images_nolock(count, paths, mhdrs);
}
  • map_images_nolock源码:
// 加载镜向文件
void 
map_images_nolock(unsigned mhCount, const char * const mhPaths[],
                  const struct mach_header * const mhdrs[])
{
    static bool firstTime = YES;
    header_info *hList[mhCount];
    uint32_t hCount;
    size_t selrefCount = 0;
    ......省略代码
    if (hCount > 0) {
        // 读镜向文件
        _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses);
    }
    ......省略代码
}

map_images 这个函数的主要功能就是为了映射相关的类信息,所以此处才是我们研究的重点,接着进入到相关的类方法的定义_read_images方法 顺着源码分析我们能得到很多关于类的信息:

  • _read_images源码:
void _read_images(header_info **hList, uint32_t hCount, int totalClasses, int unoptimizedTotalClasses)
{
    ......省略代码
        for (i = 0; i < count; i++) {
            Class cls = (Class)classlist[I];
            // 加载类信息
            Class newCls = readClass(cls, headerIsBundle, headerIsPreoptimized);

            if (newCls != cls  &&  newCls) {
                resolvedFutureClasses = (Class *)
                    realloc(resolvedFutureClasses, 
                            (resolvedFutureClassCount+1) * sizeof(Class));
                resolvedFutureClasses[resolvedFutureClassCount++] = newCls;
            }
        }
    ......省略代码
}

_read_images中做了哪些操作总结:

  1. 条件控制进⾏⼀次的加载
  2. 修复预编译阶段的 @selector 的混乱问题
  3. 错误混乱的类处理
  4. 修复重映射⼀些没有被镜像⽂件加载进来的 类
  5. 修复⼀些消息!
  6. 当我们类⾥⾯有协议的时候 : readProtocol
  7. 修复没有被加载的协议
  8. 分类处理
  9. 类的加载处理
  10. 没有被处理的类 优化那些被侵犯的类
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