在iOS中Mach-O文件主要有以下三種：

• 可執(zhí)行文件；

• 目標文件，如.o文件；

• 動態(tài)庫，如dylib，framework文件；

Mach-O文件的格式一般包括一個Mach-O頭，一系列的載入命令，一個或多個Section，如下圖：

Mach-O文件格式

• Header：記錄平臺屬性，CPU架構(gòu)、版本，文件類型，加載指令數(shù)量、大小，文件狀態(tài)等信息；

• Load Commands：Section定義內(nèi)存空間，獲取動態(tài)鏈接器路徑，獲取應(yīng)用程序入口，加載動態(tài)庫等指令；

Section

Section段存放的內(nèi)容通過MachOView工具查看主要有兩大類：__Text和__DATA。

而不管是__Text還是__DATA下面還都包含若干子項，為了弄清楚每個子項中存放的內(nèi)容，我們編寫一個測試工程，里面盡量包含Objc語音的特性：類，繼承，分類，協(xié)議，實例方法，類方法等

Person.h

@interface Person : NSObject

- (void)sleep;
- (void)walk;

@end


Person.m

NSString *string1 = @"it is string1";
NSString *string2;

@implementation Person

- (void)sleep {
    NSLog(@"i am sleeping");
}

- (void)walk {
    printf("i am walking");
}

+ (void)grow {
    static NSString *string3 = @"it is string3";
    static NSString *string4;
    
    NSLog(@"%@_%@",string3,string4);
}
@end

給Person類增加分類：

Person+other.h

@interface Person (other)

- (void)ill;

@end

Person+other.m

@implementation Person (other)
- (void)ill {
    NSLog(@"i am fall ill");
}
@end

添加StudentProtocol協(xié)議：

@protocol StudentProtocol <NSObject>
- (void)study;
+ (void)playgame;
@end

最后實現(xiàn)Person類的子類Student，同時實現(xiàn)StudentProtocol協(xié)議：

Student.h

@interface Student : Person <StudentProtocol>

@end

Student.m

@implementation Student
- (void)study {
    NSLog(@"i am studying");
}

+ (void)playgame {
    NSLog(@"i am playing game");
}

@end

為了防止Xcode的dead code 的優(yōu)化，我們在main函數(shù)里面顯示調(diào)用下上面的類/方法：

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    Person *p = [[Person alloc] init];
    [p sleep];
    [p walk];
    [p ill];
    
    Student *student = [[Student alloc] init];
    [student study];
    [Student playgame];
    return 0;
}

同時，為了保持工程的簡潔，我們創(chuàng)建的是Command Line Tool 工程。將生成的可執(zhí)行文件用MachOView打開：

可執(zhí)行文件

• __TEXT,__text和__TEXT,__stubs
  
  __TEXT,__text

圖中所示，__TEXT,__text存放的為具體的方法實現(xiàn)，如Person類的sleep和walk方法，MachOView 已經(jīng)幫我們翻譯成匯編代碼。引用的外部符號如NSLog記錄在偏移地址0x100001C98的位置，而0x100001C98在__TEXT,__stubs中，作為App啟動時動態(tài)鏈接的輔助，動態(tài)鏈接的內(nèi)容我們以后介紹：

__TEXT,__stubs

• __TEXT,__cstring和__Text,__cfstring
  
  __cstring

很好理解，__cstring中保存的是c字符串，比如sleep方法中引用的 "i am sleeping"。那么，__TEXT,__cfstring保存的是什么內(nèi)容呢？

__cfstring

從上圖可知，實際上__TEXT,__cfstring中保存的是Objc字符串，包括類型，值，大小，如從偏移地址00002058開始記錄了Objc字符串@"i am sleeping"的信息，類型是__CFConstantStringClassReference,大小為13，保存的值為0x100001CF6,從__cstring中可查到0x100001CF6指向的正是"i am sleeping"。從上面的分析看一個Objc字符串占用的空間比c字符串多個塊__TEXT,__cfstring的存儲。

• __TEXT,__objc_classname
  

  __objc_classname
  
  __objc_classname中保存的是類名、協(xié)議名、Category名。

• __TEXT,__objc_methname
  

  __objc_methname
  
  __TEXT,__objc_methname中保存了方法名，包括系統(tǒng)庫中的方法名。

• __TEXT,__objc_methtype
  

  __objc_methtype
  
  方法類型的描述。

• __DATA,__objc_classlist和 __DATA,__objc_data
  

  __objc_classlist

__DATA,__objc_classlist中保存了自定義的類，而類的具體信息在__DATA,__objc_data中：

image.png

• __DATA,__objc_protolist和__DATA,__data
  
  __objc_protolist
  
  和__DATA,__objc_classlist類型，協(xié)議的保存在__DATA,__objc_protolist和__DATA,__data中
  
  __data

協(xié)議的信息保存的很詳細，協(xié)議沒有ISA指針，同時對實例方法，類方法，是不是optional的都進行了記錄。

• __DATA,__objc_const
  
  __objc_const

__DATA,__objc_const記錄了方法、協(xié)議、屬性列表和類概要信息。

• __DATA,__objc_selrefs和- __DATA,__objc_classrefs
  
  __objc_selrefs

記錄了被使用的類和方法，因為Objc是動態(tài)語言，這里只記錄了被顯式使用的類和方法。

• __DATA,__objc_catlist
  為什么__DATA,__objc_catlist在最后寫呢？因為上面我們構(gòu)建的工程的__DATA,__objc_catlist段是空的，我們明明給Person類加了Person+other分類，為什么在分類列表中沒有相關(guān)的信息呢？
  
  __objc_catlist
  
  再想下分類的作用，我們使用分類更多的是給非自定義類添加方法，如系統(tǒng)類或者第三方庫中的類，既然自定義的類都以源碼形式，Xcode會不會將分類的方法當成普通方法處理了呢？為了證實猜想，給系統(tǒng)類NSString添加分類NSString+Trim:
  
  __objc_catlist
  
  果然__objc_catlist中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)，同時可以在__DATA,__objc_const看到Person分類中的ill方法和主類中的sleep、walk方法在內(nèi)存中是連續(xù)的。以上猜想得到了論證：
  
  __objc_const
  
  那這個優(yōu)化是發(fā)生在編譯階段還是鏈接階段呢？
  我們改下工程Build Setting中把Mach-O Type 從Executable改成Static Library，即將可執(zhí)行文件改成靜態(tài)庫工程，然后再查看下目標文件：
  
  目標文件
  
  從上圖可以看到，編譯/匯編階段主類和分類都生成了.o目標文件，優(yōu)化的過程發(fā)生在鏈接階段。

以上是Objc代碼在可執(zhí)行文件中的存儲方式，了解代碼的存儲方式可以讓我們更深入的理解Objc的運行時，同時給我們優(yōu)化可執(zhí)行文件大小以及解決Appstore對__TEXT段大小限制提供思路：

• 如通過鏈接參數(shù)進行修改數(shù)據(jù)存放位置：

-Wl,-rename_section,__TEXT,__objc_classname,__RODATA,__objc_classname
-Wl,-rename_section,__TEXT,__objc_methtype,__RODATA,__objc_methtype
-Wl,-rename_section,__TEXT,__objc_methname,__RODATA,__objc_methname
-Wl,-rename_section,__TEXT,__cstring,__RODATA,__cstring
-Wl,-rename_section,__TEXT,__const,__RODATA,__const

• 通過分析__DATA,__objc_selrefs和- __DATA,__objc_classrefs掃描無語類和方法等。