前言：

關(guān)于Mach-O 文件，在iOS App 加載流程知識(shí)中已經(jīng)提到過?？吹絻?yōu)秀簡(jiǎn)書進(jìn)行一波兒轉(zhuǎn)載。本文轉(zhuǎn)載http://www.itdecent.cn/p/d641e8270108

整體結(jié)構(gòu)大致如下：

Mach-O定義

Mach-O(Mach Object)是macOS、iOS、iPadOS存儲(chǔ)程序和庫(kù)的文件格式。對(duì)應(yīng)系統(tǒng)通過應(yīng)用二進(jìn)制接口(application binary interface，縮寫為ABI) 來運(yùn)行該格式的文件。

Mach-O格式用來代替BSD系統(tǒng)的a.out格式。Mach-O文件格式保存了在編譯過程和鏈接過程中產(chǎn)生的機(jī)器代碼和數(shù)據(jù)，從而為靜態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)鏈接的代碼提供了單一文件格式。

Mach-O = 文件配置 + 二進(jìn)制文件

除了可執(zhí)行文件之外，還有一些文件也是Mach-O格式，比如：

• 目標(biāo)文件.o
• 庫(kù)文件
  .a
.dylib
Framework
• dyld（動(dòng)態(tài)鏈接器）
• .dsym（符號(hào)表）

由此我們知道，可執(zhí)行文件只是Mach-O的一種，因此我們將Mach-O文件分為以下幾種：

通用二進(jìn)制文件（Universal binary）

支持多架構(gòu)的Mach-O ececutable(可執(zhí)行文件)被稱為：通用二進(jìn)制文件，即多種架構(gòu)都可讀取運(yùn)行。

• 通用二進(jìn)制文件具有以下特性：
  1、Apple 提出的一種程序代碼，能夠同時(shí)適配多種架構(gòu)的二進(jìn)制文件。
  2、同一個(gè)程序包中，同時(shí)為多種架構(gòu)提供最理想的性能。
  3、通用二進(jìn)制應(yīng)用程序通常比單一平臺(tái)二進(jìn)制程序大，因?yàn)樾枰鎯?chǔ)多種代碼。
  4、由于多種架構(gòu)之間有共通的非執(zhí)行資源，所以并不會(huì)比單一架構(gòu)的兩倍大。
  5、程序在執(zhí)行的時(shí)候只調(diào)用一部分代碼，運(yùn)行起來不需要額外的內(nèi)存。

• 那么多種架構(gòu)是什么意思呢？下面我們通過file指令來看一下我們的可執(zhí)行文件：

  image

  通過上圖，我們可以看到test可執(zhí)行文件的類型是Mach-O；架構(gòu)是x86_64，這是我們用模擬器運(yùn)行的可執(zhí)行文件。
  我們?cè)賹?shí)際開發(fā)中遇到的設(shè)置arm64&armv7這些都是對(duì)應(yīng)的架構(gòu)：

  名字	注釋
  arm64	真機(jī)64位處理器需要arm64架構(gòu)(iphone6,iphone6p以上的真機(jī))
  armv7s	真機(jī)32位處理器 ( ipnone5,iphone5s真機(jī)/armv7s)
  armv7	真機(jī)32位處理器 (iphone4真機(jī)/armv7)
  x86_64	模擬器64位處理器 (iphone6以上的模擬器)
  i386	模擬器32位處理器 (iphone5,iphone5s以下的模擬器)

• Tips：
  在Xcode中設(shè)置Arhitectures，Debug屬性設(shè)置為NO的時(shí)候，會(huì)編譯支持所有架構(gòu)的版本，編譯的速度會(huì)變慢，設(shè)置為yes的時(shí)候，只編譯當(dāng)前的Arhitectures版本，編譯速度快。

  image

通用二進(jìn)制文件的拆分 與 組合

• 在MachOView中，通用二進(jìn)制文件也被叫做Fat binary。
  這種二進(jìn)制文件是可以拆分、或者重新組合的
  ?? 注意這里我采用的是真機(jī)測(cè)試，Scheme對(duì)應(yīng)的Build Configuration選用Release模式。(關(guān)于Xcode環(huán)境的配置，有不清楚的同學(xué)可以看這里：Xcode 多環(huán)境的配置)
  ?? 這里還有一點(diǎn)要注意：測(cè)試的時(shí)候，如果工程只包含一種架構(gòu)，此時(shí)要手動(dòng)添加其他架構(gòu)。

• 我們可以通過file指令，也可以通過lipo -info指令查看二進(jìn)制文件支持的架構(gòu)：

  image
  image

可以看到，目前test可執(zhí)行程序支持arm64 和 arm_v7兩種架構(gòu)。
那么下面我們先進(jìn)行文件拆分：

拆分Fat binary

linpo mach-o文件名 -thin 要拆分的架構(gòu)名 -output 拆分出來的文件名

拆分前的ipa包內(nèi)容：

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拆分后的ipa包內(nèi)容：

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?? 拆分后源文件并不會(huì)發(fā)生改變，類似于從源文件中copy出來一個(gè)架構(gòu)單一的二進(jìn)制文件，注意這里不是單獨(dú)的分離架構(gòu)。

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合并 Fat binary

lipo -create macho_arm64 macho_armv7 -output newTest

合并之后的文件與原文件并無差異，我們可以通過哈希值也看一下：

image

Mach-O 文件結(jié)構(gòu)

• Mach-O文件主要由 3 部分組成：

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?? 既然Mach-O是二進(jìn)制文件，那么它又是怎么知道哪一塊內(nèi)容是Load commands，哪一塊又是Header的呢？
其實(shí)這里涉及到一個(gè)概念叫做結(jié)構(gòu)體對(duì)齊，簡(jiǎn)單的講就是：按照一定的規(guī)則組合到一起，再按照既定的規(guī)則拆分就可以了。

Mach Header

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可以看到Mach Header里面有很多的Description(描述)那么對(duì)應(yīng)的都是什么意思呢？
我們可以在工程中搜索一下，使用快捷鍵(command + shift + o) 搜索load.h文件，打開該文件，由于是當(dāng)前是64位的，所以找到：

/*
 * The 64-bit mach header appears at the very beginning of object files for
 * 64-bit architectures.
 */
struct mach_header_64 {
    uint32_t    magic;      /* mach magic number identifier */
    cpu_type_t  cputype;    /* cpu specifier */
    cpu_subtype_t   cpusubtype; /* machine specifier */
    uint32_t    filetype;   /* type of file */
    uint32_t    ncmds;      /* number of load commands */
    uint32_t    sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
    uint32_t    flags;      /* flags */
    uint32_t    reserved;   /* reserved */
};

在load.h文件中mach_header_64比mach_header(32位的頭文件)多了一個(gè)保留字段

uint32_t    reserved;   /* reserved */

mach_header是鏈接器加載的時(shí)候最先讀取的內(nèi)容，它決定了一些基礎(chǔ)架構(gòu)，系統(tǒng)類型，指令條數(shù)等信息。

Load Commands

Load Commands 詳細(xì)保存著加載指令的內(nèi)容，告訴鏈接器如何去加載當(dāng)前的Mach-O文件。
那么每一條Load Command對(duì)應(yīng)的又是什么意思呢？
同樣的我們也可以在load.h搜索的到，我們以LC_SEGMENT_64為例：

image

下面我們列舉一些常見的：

Data

Data段又分為：__TEXT段 和 __DATA段

• __TEXT段
  代碼的讀取是從__TEXT段開始讀取的，其中不同的__TEXT代表的意思如下：

• __DATA段
  __DATA段在內(nèi)存中緊跟在__TEXT段之后

?? 這里有一點(diǎn)大家需要注意，系統(tǒng)庫(kù)的方法在我們自己的Mach-O文件里面是找不到的，它存放在共享緩存區(qū)。那么我們自己的Mach-O文件又怎么去調(diào)用這些系統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)呢？