dyld 和Objc 的关联

一 ，引言

前边我们已经学习了iOS开发过程中的相关程序启动的重要角色dyld,通过dyld帮助我们做了很多准备的工作，加载相关的类，初始化相关environ_init 环境变量初始化。runtime_init 和相关的cache_init等等操作，为我们程序启动做了很多的准备工作。是我们程序启动必不可少的一部分

进入objc_init的源码中我们截取片段来解释

    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    runtime_init();
    exception_init();
    cache_init();

1.1 环境变量初始化（environ_init）

进入环境变量初始化过程中，我们可以学习如何控制环境变量来打印相关的日志。在控制台显示出来。其中控制打印日志的代码如下

 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);
    }

打印的日志如下；

objc[11460]: OBJC_PRINT_IMAGES: log image and library names as they are loaded
objc[11460]: OBJC_PRINT_IMAGES is set
objc[11460]: OBJC_PRINT_IMAGE_TIMES: measure duration of image loading steps
objc[11460]: OBJC_PRINT_IMAGE_TIMES is set
objc[11460]: OBJC_PRINT_LOAD_METHODS: log calls to class and category +load methods
objc[11460]: OBJC_PRINT_LOAD_METHODS is set
objc[11460]: OBJC_PRINT_INITIALIZE_METHODS: log calls to class +initialize methods
objc[11460]: OBJC_PRINT_INITIALIZE_METHODS is set
objc[11460]: OBJC_PRINT_RESOLVED_METHODS: log methods created by +resolveClassMethod: and +resolveInstanceMethod:
objc[11460]: OBJC_PRINT_RESOLVED_METHODS is set
objc[11460]: OBJC_PRINT_CLASS_SETUP: log progress of class and category setup
objc[11460]: OBJC_PRINT_CLASS_SETUP is set

其中我们针对其中的某一个环境进行设置，再次打印结果,例如我们设置打印所有加载的文件的相关的load方法，设置环境OBJC_PRINT_LOAD_METHODS = YES然后再次打印，控制台日志如下：

objc[11313]: LOAD: class 'NSApplication' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: class 'NSBinder' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: class 'NSColorSpaceColor' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: class 'NSNextStepFrame' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: category 'NSColor(NSUIKitSupport)' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: +[NSApplication load]

objc[11313]: LOAD: +[NSBinder load]

objc[11313]: LOAD: +[NSColorSpaceColor load]

objc[11313]: LOAD: +[NSNextStepFrame load]

objc[11313]: LOAD: +[NSColor(NSUIKitSupport) load]

objc[11313]: LOAD: category 'NSError(FPAdditions)' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: +[NSError(FPAdditions) load]

objc[11313]: LOAD: class '_DKEventQuery' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: +[_DKEventQuery load]

objc[11313]: LOAD: class 'LGPerson' scheduled for +load
objc[11313]: LOAD: +[LGPerson load]

2020-10-13 14:57:47.107284+0800 KCObjc[11313:152490] 0x100877620

1.2 tls_init 和 static_init

是相关的静态变量初始化，已经_objc_pthread_key的初始化

1.3 runtime_init 和 exception_init、cache_init

runtime_init 是新加入的，顾名思义是相关的runtime初始化，
exception_init 是相关的异常，初始化异常的处理操作，通常是注册一个回调函数告诉系统，如果程序运行出错，这进行相关的异常回调进行处理。
cache_init 就是初始化相关的缓存操作

1.4 _dyld_objc_notify_register

_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的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

通过文章第一部分我们能清楚的知道，在objc_init中是通过_dyld_objc_notify_register来注册相关的类信息，从而关联相关的类的方法，协议，以及属性等；是如何进行关联的呢？让我们一探究竟。
我们看_dyld_objc_notify_register的定义如下

void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped mapped,
_dyld_objc_notify_init init,
_dyld_objc_notify_unmapped unmapped);

我们通过定义清楚的知道：此处有三个参数mapped 类型为_dyld_objc_notify_mapped,init 类型为_dyld_objc_notify_init, unmapped类型为_dyld_objc_notify_unmapped,

在objc_781开源的源码中我们只能定义进入到该方法的定义，却进入不了该方法的调用过程

void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                _dyld_objc_notify_init      init,
                                _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped);

但是在另一份开源的代码中dyld我们能清楚的看到有相关的调用过程。代码调用如下

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);
}

这就是说改方法是垮库执行和运行的。那么接下来让我们详细的学习改方法是如何通过这三个参数的调用进行类的关联的。

2.1, _dyld_objc_notify_mapped(mapped)

首先进入相关的函数调用registerObjCNotifiers中能看到相关的参数定义

sNotifyObjCMapped   = mapped;
sNotifyObjCInit     = init;
sNotifyObjCUnmapped = unmapped;
try {
        notifyBatchPartial(dyld_image_state_bound, true, NULL, false, true);
    }
    catch (const char* msg) {
        // ignore request to abort during registration
    }

再次进入notifyBatchPartial的函数实现能看到相关的函数调用过程，接下来看看相关的函数调用。

(*sNotifyObjCMapped)(objcImageCount, paths, mhs);

然后进入到objc_781环境，全局搜索相关的函数调用map_images(,我们能进入相关的函数调用过程，

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);
}

在此进入到map_images_nolock 中，我们能发现其中有很多加载相关类的信息；

  if (hCount > 0) {
        _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses);
    }

我们知道，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，

  • 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
 for (i = 0; i < count; i++) {
            Class cls = (Class)classlist[i];
            Class newCls = readClass(cls, headerIsBundle, headerIsPreoptimized);

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

进入到readClass函数中能发现才是加载相关类的方法有

  • 1 addNamedClass(cls, mangledName, replacing);
    实现如下
 runtimeLock.assertLocked();
    Class old;
    if ((old = getClassExceptSomeSwift(name))  &&  old != replacing) {
        inform_duplicate(name, old, cls);
        addNonMetaClass(cls);
    } else {
        NXMapInsert(gdb_objc_realized_classes, name, cls);
    }
    ASSERT(!(cls->data()->flags & RO_META));

如果是元类，则加入到相关的元类中，否则加入相关的类以及缓存的映射表

  • 2 addClassTableEntry(cls);
 auto &set = objc::allocatedClasses.get();

    ASSERT(set.find(cls) == set.end());

    if (!isKnownClass(cls))
        set.insert(cls);
    if (addMeta)
        addClassTableEntry(cls->ISA(), false);
}

2.2, _dyld_objc_notify_init(init)

上面我们已经知道第一步只是作为映射相关的类信息的作用，接下来我们才是研究类的信息以及方法是如何加载进入到类存的，在全局搜索load_images进入到相关的定义
有两个版本，一个是objc-runtime-new 和objc-runtime-old;我们研究objc-runtime-new

void
load_images(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
    if (!didInitialAttachCategories && didCallDyldNotifyRegister) {
        didInitialAttachCategories = true;
        loadAllCategories();
    }

    // Return without taking locks if there are no +load methods here.
    if (!hasLoadMethods((const headerType *)mh)) return;

    recursive_mutex_locker_t lock(loadMethodLock);

    // Discover load methods
    {
        mutex_locker_t lock2(runtimeLock);
        prepare_load_methods((const headerType *)mh);
    }

    // Call +load methods (without runtimeLock - re-entrant)
    call_load_methods();
}
  • 1 先判断相关的分类，如果该类有分类的实现，则加载分类的实现；
  • 2 加载相关的方法prepare_load_methods 
classref_t const *classlist = 
        _getObjc2NonlazyClassList(mhdr, &count);
    for (i = 0; i < count; i++) {
        schedule_class_load(remapClass(classlist[i]));
    }

先取出改类的所有非懒加载类列表，再次进行遍历，
以及所有的方法，协议等加入到相关的列表；add_class_to_loadable_list

void add_class_to_loadable_list(Class cls)
{
    IMP method;

    loadMethodLock.assertLocked();

    method = cls->getLoadMethod();
    
    loadable_classes[loadable_classes_used].cls = cls;
    loadable_classes[loadable_classes_used].method = method;
    loadable_classes_used++;
}

在通过cls->getLoadMethod()去取出该类下的所有方法，加入到该类的映射表；

 mlist = ISA()->data()->ro()->baseMethods();
    if (mlist) {
        for (const auto& meth : *mlist) {
            const char *name = sel_cname(meth.name);
            if (0 == strcmp(name, "load")) {
                return meth.imp;
            }
        }
    }

2.3, _dyld_objc_notify_unmapped(unmapped)

同理再次进入相关的unmapped 调用方法，

void 
unmap_image(const char *path __unused, const struct mach_header *mh)
{
    recursive_mutex_locker_t lock(loadMethodLock);
    mutex_locker_t lock2(runtimeLock);
    unmap_image_nolock(mh);
}

起中作用就是相关的遍历，查找未被映射的类，删除它，释放表结构

   for (hi = FirstHeader; hi != NULL; hi = hi->getNext()) {
        if (hi->mhdr() == (const headerType *)mh) {
            break;
        }
    }

    if (!hi) return;

    if (PrintImages) {
        _objc_inform("IMAGES: unloading image for %s%s%s\n", 
                     hi->fname(),
                     hi->mhdr()->filetype == MH_BUNDLE ? " (bundle)" : "",
                     hi->info()->isReplacement() ? " (replacement)" : "");
    }

    _unload_image(hi);

    // Remove header_info from header list
    removeHeader(hi);

三，总结

通过以上的三步，先将一个类映射到相关的表里，然后加载到先前创建的映射表，然后进行存储，便于以后的查找，最后再次检查是否将所有的类信息都映射到相应的表结构中，如果没有，则先将该表进行删除释放，再次进行映射，进行插入操作，这就是相关的dyld 和 objc的关联关系，由于代码不能运行，只能靠自己的分析去解决问题，如果有什么不足请多指教

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    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 206,126评论 6赞 481
  • 死咒
    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 88,254评论 2赞 382
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    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 152,445评论 0赞 341
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    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 55,185评论 1赞 278
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    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 64,178评论 5赞 371
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    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 48,970评论 1赞 284
  • 城市分裂传说
    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 38,276评论 3赞 399
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    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 36,927评论 0赞 259
  • 万荣杀人案实录
    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 43,400评论 1赞 300
  • 护林员之死
    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 35,883评论 2赞 323
  • 白月光启示录
    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 37,997评论 1赞 333
  • 活死人
    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 33,646评论 4赞 322
  • 日本核电站爆炸内幕
    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 39,213评论 3赞 307
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    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 30,204评论 0赞 19
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    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 31,423评论 1赞 260
  • 情欲美人皮
    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 45,423评论 2赞 352
  • 代替公主和亲
    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 42,722评论 2赞 345