上一篇文章4、iOS强化 --- 链接与符号（Symbol）中我们提到了链接
链接的本质就是把多个目标文件组合成一个文件
但是有一些地方说的不够详细，这里我们做一下补充。

首先我们知道，在生成.o目标文件的过程中，链接器 (llvm-ld) 并没有被执行，这个过程就是编译的过程。
那么llvm-ld在哪里执行呢？
答案：在最终生成Mach-O文件的过工程中被执行。
过程如下：

image.png

1、多个目标文件合并
2、符号表（包括重定位符号表）合并成一张表
3、生成一个Mach-O可执行文件

注意⚠️ ：上面从生成.o到生成Mach-O这整一个过程才是一个完整的链接过程

• 链接有又分为静态链接 和 动态链接

静态链接

• 静态链接：将多个目标文件合并成一个可执行文件。这个过程中会把多个目标文件相同性质的段合并到一起。比如a.o 和 b.o合并成可执行文件ab；其过程就是将a.o里面的代码段和b.o里面的代码段合并到一起，数据段同理等等。
  

  image.png

• 静态库链接
  一个静态库可以简单看做一个目标文件的合集，也就是多个目标文件经过压缩合并形成的一个文件。
  而静态库链接，就是将自己的目标文件与静态库里面的某个模块（用到的一个或多个目标文件）链接成可执行文件。
  

  image.png

动态链接

既然有了静态链接，那么动态链接又是怎么回事呢？
通过上面我们知道，静态链接是将多个目标文件合并成一个可执行文件，如果遇到静态库那就将静态库也合并进去。这样在实际开发中就会有一个问题：

比如：我们开发中经常会用到的Foundation框架（Apple提供的），如果采用静态链接的方式，那么市面上所有用到它的APP都要在自己的Mach-O文件中集成它。试想一下，一旦该库出现问题，那所有用到它的APP都要从新集成，从新上架。这样做不仅让APP的体积变大，而且还极不方便。
因此，动态链接应运而生。
只需要在手机端存放Foundation框架，当APP运行的时候，发现使用到了Foundation，这时候再去链接，加载到内存中。这样就方便很多了。即使Foundation出问题，那么直接更新Foundation就可以了，并不需要同时更新APP。

动态链接是在运行时由dyld(动态链接器)动态加载的。

• 静态链接 与 动态链接 的加载过程
  
  image.png

可执行文件的调用过程

• 1、调用fork函数，创建一个process
• 2、调用execve(程序加载器) 或其衍生函数，在该进程上加载，执行我们的Mach-O文件
  当我们调用execve(程序加载器)内核实际上在执行以下操作：
  ①：将文件加载到内存
  ②：开始分析Mach-O中的mach_header，以确认它是有效的Mach-O文件

如何查看链接器的参数

在终端使用下面的命令可以查看链接器的参数

man ld

image.png

Symbol Table

下面我们来讲一下符号(Symbol) 以及符号表(Symbol Table)
⚠️⚠️⚠️ 请大家结合3、iOS强化 --- Mach-O 文件这篇文章来阅读下面的内容。

• 在Mach-O中通过两个load commands:
  1、LC_SYMTAB：当前Mach-O。
  2、LC_DYSYMTAB：描述动态链接器使用其他的Symbol Table信息。
  用来描述Symbol Table的大小和位置，以及其他元数据。

LC_SYMTAB

用来描述该文件的符号表。不论是静态链接器还是动态链接器在链接此文件时，都要使用该load command。调试器也可以使用该load command找到调试信息。

• symtab_command
  定义LC_SYMTAB加载命令的具体属性。
  在/usr/include/mach-o/loader.h中的定义：

/*
 * The symtab_command contains the offsets and sizes of the link-edit 4.3BSD
 * "stab" style symbol table information as described in the header files
 * <nlist.h> and <stab.h>.
 */
struct symtab_command {
    // 共有属性。指明当前描述的加载命令，当前被设置为LC_SYMTAB
    uint32_t    cmd;        /* LC_SYMTAB */
    // 共有属性。指明加载命令的大小，当前被设置为sizeof(struct symtab_command)
    uint32_t    cmdsize;    /* sizeof(struct symtab_command) */
    // 表示从文件开始到 symbol table 所在位置的偏移量。symbol table用[nlist]来表示
    uint32_t    symoff;        /* symbol table offset */
    // 符号表内符号的数量
    uint32_t    nsyms;        /* number of symbol table entries */
    // 表示从文件开始到 string table 所在位置的偏移量
    uint32_t    stroff;        /* string table offset */
    // 表示string table大小（以byte为单位）
    uint32_t    strsize;    /* string table size in bytes */
};

• nlist
  定义符号的具体表示含义：

/*
 * Format of a symbol table entry of a Mach-O file for 32-bit architectures.
 * Modified from the BSD format.  The modifications from the original format
 * were changing n_other (an unused field) to n_sect and the addition of the
 * N_SECT type.  These modifications are required to support symbols in a larger
 * number of sections not just the three sections (text, data and bss) in a BSD
 * file.
 */
struct nlist {
    // 表示该符号在 string table 的索引
    union {
#ifndef __LP64__
        // 在 Mach-O 中不使用该字段
        char *n_name;    /* for use when in-core */
#endif
        // 索引
        uint32_t n_strx;    /* index into the string table */
    } n_un;
    uint8_t n_type;        /* type flag, see below */
    uint8_t n_sect;        /* section number or NO_SECT */
    int16_t n_desc;        /* see <mach-o/stab.h> */
    uint32_t n_value;    /* value of this symbol (or stab offset) */
};

• n_type
  1字节，通过四位掩码保存数据：

• N_TYPE
N_TYPE字段的值包含：

#define N_GSYM      0x20    /* 全局符号 global symbol: name,,NO_SECT,type,0 */
#define N_FNAME     0x22    /* procedure name (f77 kludge): name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_FUN       0x24    /* 方法/函数 procedure: name,,n_sect,linenumber,address */
#define N_STSYM     0x26    /* 静态符号 static symbol: name,,n_sect,type,address */
#define N_LCSYM     0x28    /* .lcomm symbol: name,,n_sect,type,address */
#define N_BNSYM     0x2e    /* begin nsect sym: 0,,n_sect,0,address */
#define N_AST       0x32    /* AST file path: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_OPT       0x3c    /* emitted with gcc2_compiled and in gcc source */
#define N_RSYM      0x40    /* 寄存器符号 register sym: name,,NO_SECT,type,register */
#define N_SLINE     0x44    /* 代码行数 src line: 0,,n_sect,linenumber,address */
#define N_ENSYM     0x4e    /* nsect符号结束 end nsect sym: 0,,n_sect,0,address */
#define N_SSYM      0x60    /* 结构体符号 structure elt: name,,NO_SECT,type,struct_offset */
#define N_SO        0x64    /* 源码名称 source file name: name,,n_sect,0,address */
#define N_OSO       0x66    /* 目标代码名称 object file name: name,,(see below),0,st_mtime */
/*   historically N_OSO set n_sect to 0. The N_OSO
 *   n_sect may instead hold the low byte of the
 *   cpusubtype value from the Mach-O header. */
#define N_LSYM      0x80    /* 本地符号 local sym: name,,NO_SECT,type,offset */
#define N_BINCL     0x82    /* include file 开始 include file beginning: name,,NO_SECT,0,sum */
#define N_SOL       0x84    /* include file 名称 #included file name: name,,n_sect,0,address */
#define N_PARAMS    0x86    /* 编译器参数 compiler parameters: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_VERSION   0x88    /* 编译器版本 compiler version: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_OLEVEL    0x8A    /* 编译器 -O 级别 compiler -O level: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_PSYM      0xa0    /* 参数 parameter: name,,NO_SECT,type,offset */
#define N_EINCL     0xa2    /* include file 结束 include file end: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_ENTRY     0xa4    /* alternate entry: name,,n_sect,linenumber,address */
#define N_LBRAC     0xc0    /* 左括号 left bracket: 0,,NO_SECT,nesting level,address */
#define N_EXCL      0xc2    /* deleted include file: name,,NO_SECT,0,sum */
#define N_RBRAC     0xe0    /* 右括号 right bracket: 0,,NO_SECT,nesting level,address */
#define N_BCOMM     0xe2    /* 通配符开始 begin common: name,,NO_SECT,0,0 */
#define N_ECOMM     0xe4    /* 通配符结束 end common: name,,n_sect,0,0 */
#define N_ECOML     0xe8    /* end common (local name): 0,,n_sect,0,address */
#define N_LENG      0xfe    /* second stab entry with length information */

/*
 * for the berkeley pascal compiler, pc(1):
 */
#define N_PC        0x30    /* global pascal symbol: name,,NO_SECT,subtype,line */

• n_sect
  整数，用来在指定编号的section中找到此符号；如果在该image的任何部分都找不到该符号，则为NO_SECT。根据section在LC_SEGMENT加载命令中出现的顺序，这些section从1开始连续编号。
• n_desc
16_bit值，用来描述非调试符号。低三位使用REFERENCE_TYPE：

如果该文件是二级命名two_level namespace image(即如果mach_header中设置了MH_TWOEVEL标志)，则n_desc的高8位表示定义此未定义符号的库的编号。使用宏GET_LIBRARY_ORDINAL来获取此值，或者使用宏SET_LIBRARY_ORDINAL来设置此值。0指定当前的image。
1到253根据文件中LC_LOAD_DYLIB命令的顺序表明库号。254用于需要动态查找的未定义符号（仅在OS X v10.3及以上版本中支持）。
255用来指定可执行image。
对于flat namespace images，高8位必须是0。

two_levelnamespace & flat_namespace

上面提到了一级命名空间和二级命名空间，这里我们来看一下到底是什么意思。
链接器默认采用二级命名空间，也就是除了会记录符号名称，还会记录符号属于哪个Mach-O的。比如会记录下来_NSLog来自Foundation。
那这样做有什么作用呢？
采用二级命名空间之后，还拿_NSLog来说，我们引入了Foundation，已经存在了_NSLog。但是我们可以在自己的工程中定义一个名字一样的符号。而且不会冲突。