简单聊聊Xcode 中的编译过程和编译原理

一般可以将编程语言分为两种,编译语言直译式语言

像C++,Objective C都是编译语言。编译语言在执行的时候,必须先通过编译器生成机器码,机器码可以直接在CPU上执行,所以执行效率较高。

JavaScript,Python都是直译式语言。直译式语言不需要经过编译的过程,而是在执行的时候通过一个中间的解释器将代码解释为CPU可以执行的代码。所以,较编译语言来说,直译式语言效率低一些,但是编写的更灵活。

iOS开发目前的常用语言是:Objective和Swift。二者都是编译语言,换句话说都是需要编译才能执行的。二者的编译都是依赖于Clang + LLVM.

基本的编译过程大概分为四个步骤:

1.预处理(Pre-process):把宏替换,删除注释,展开头文件,产生.i文件。

2.编译(Compliling):把之前的.i文件转换成汇编语言,产生.s文件。

3.汇编(Asembly):把汇编语言文件转换为机器码文件,产生.o文件。

4.链接(Link):对.o文件中的对于其他的库的引用的地方进行引用,生成最后的可执行文件(同时也包括多个.o文件进行 link)。

在 xcode 中可以通过 Build phases,Build settings以及 Build rules来进行控制。

Build phases主要是用来控制从源文件到可执行文件的整个过程的,所以应该说是面向源文件的,包括编译哪些文件,以及在编译过程中执行一些自定义的脚本什么的。

Build rules主要是用来控制如何编译某种类型的源文件的,假如说相对某种类型的原文件进行特定的编译,那么就应该在这里进行编辑了。同时这里也会大量的运用一些 xcode 中的环境变量,完整的官方文档在这里:Build Settings Reference

Build settings则是对编译工作的细节进行设定,在这个窗口里可以看见大量的设置选项,从编译到打包再到代码签名都有,这里要注意 settings 的 section 分类,同时一般通过右侧的 inspector 就可以很好的理解选项的意义了。

最后,要说一下我们的工程文件.pbxproj,以上的所有的这些选项都保存在这个文件中。当然也包括 target 的信息,项目所有文件的信息,这个文件是一个文本文件,可以用文本编辑器打开。里头的内容基本是可读性比较强的。基本的思路很面向对象,每个东西都有属性,如果属性是另一个对象,值就是那个对象的一个『引用』,就是一串数字(唯一的)作为表示。每个对象都有这样的引用。

不管是OC还是Swift,都是采用Clang作为编译器前端,LLVM(Low level vritual machine)作为编译器后端.

1.编译器前端

编译器前端的任务是进行:语法分析,语义分析,生成中间代码(intermediate representation )。在这个过程中,会进行类型检查,如果发现错误或者警告会标注出来在哪一行。

2.编译器后端

编译器后端会进行机器无关的代码优化,生成机器语言,并且进行机器相关的代码优化。iOS的编译过程,后端的处理如下

LVVM优化器会进行BitCode的生成,链接期优化等等。

LLVM机器码生成器会针对不同的架构,比如arm64等生成不同的机器码。

执行一次XCode build的流程

·  编译信息写入辅助文件,创建编译后的文件架构(name.app)

· 处理文件打包信息,例如在debug环境下

Entitlements:{

        "application-identifier" = "app的bundleid";    "aps-environment" = development;

    }

· 执行CocoaPod编译前脚本 

    例如对于使用CocoaPod的工程会执行CheckPods Manifest.lock

· 编译各个.m文件,使用CompileC和clang命令。

· 链接需要的Framework,例如Foundation.framework,AFNetworking.framework,ALiPay.fframework

·编译xib文件

·拷贝xib,图片等资源文件到结果目录

·编译ImageAssets

·处理info.plist

·  执行CocoaPod脚本

·拷贝Swift标准库

·创建.app文件和对其签名

如何提高项目编译速度

一.查看编译时间

对于XCode 8,关闭XCode,终端输入以下指令

$ defaults writecom.apple.dt.XcodeShowBuildOperationDuration YES

然后,重启XCode,然后编译,就会显示出编译时间。

二 .代码层面的优化

    1.forward declaration 所谓forward declaration,就是@class CLASSNAME,而不是#import CLASSNAME.h。这样,编译器能大大提高#import的替换速度。

    2. 对常用的工具类进行打包(Framework/.a). 打包成Framework或者静态库,这样编译的时候这部分代码就不需要重新编译了。    

    3.常用头文件放到预编译文件里.  XCode的pch文件是预编译文件,这里的内容在执行XCode build之前就已经被预编译,并且引入到每一个.m文件里了。

   4.Debug模式下,不生成dsym文件.dysm文件里存储了调试信息,在Debug模式下,我们可以借助XCode和LLDB进行调试。所以,不需要生成额外的dsym文件来降低编译速度。

   5.Debug开启Build Active Architecture Only.在XCode -> Build Settings -> Build Active Architecture Only 改为YES。这样做,可以只编译当前的版本,比如arm7/arm64等等,记得只开启Debug模式。这个选项在高版本的XCode中自动开启了。

   6.ebug模式下,关闭编译器优化

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