ios底层 mach-o文件分析

前言

咱们在前面学习了，编译最终会生成mach-o文件，那么mach-o结构是怎么的呢？

mach-o的定义

• Mach-O实际上是Mach Object文件格式的缩写，是mac以及iOS上可执行文件的格式， 相似于windows上的PE格式 (Portable Executable ), linux上的elf格式 (Executable and Linking Format)

• 记录编译后的可执行文件，对象代码，共享库，动态加载代码和内存转储的文件格式。不一样于 xml 这样的文件，它只是二进制字节流，里面有不一样的包含元信息的数据块，好比字节顺序，cpu 类型，块大小等。文件内容是不能够修改的，由于在 .app 目录中有个 _CodeSignature 的目录，里面包含了程序代码的签名，这个签名的做用就是保证签名后 .app 里的文件，包括资源文件，Mach-O 文件都不可以更改。

常见名词Mach-o

• Executable 可执行文件
• Dylib 动态库
• Bundle 没法被链接的动态库，只能经过dlopen()加载
• Image 指的是Executable，Dylib或者Bundle的一种，文中会屡次使用Image这个名词。
• Framework 动态库(能够是静态库)和对应的头文件和资源文件的集合

mach-o的文件结构

Mach-O 的内容：

• Mach-O Header：包含字节顺序，magic，cpu 类型，加载指令的数量等
• Load Commands：包含不少内容的表，包括区域的位置，符号表，动态符号表等。每一个加载指令包含一个元信息，好比指令类型，名称，在二进制中的位置等。
• 原始段数据（Raw segment data）：能够拥有多个段（segment），每一个段能够拥有零个或多个区域（section）。每个段（segment）都拥有一段虚拟地址映射到进程的地址空间。

Mach-O Header

咱们打开machOView

在系统源码中也能够看到结构体

Load Commands

Load commands是一张包含不少内容的表。 内容包括区域的位置、符号表、动态符号表等。

上图Load Commons中的大部分字段在下表中能够找到相关的含义

符号	含义
LC_SEGMENT_64	将文件中（32位或64位）的段映射到进程地址空间中
LC_DYLD_INFO_ONLY	动态连接相关信息
LC_SYMTAB	符号地址
LC_DYSYMTAB	动态符号表地址
LC_LOAD_DYLINKER	使用谁加载，咱们使用dyld
LC_UUID	文件的UUID
LC_VERSION_MIN_MACOSX	支持最低的操做系统版本
LC_SOURCE_VERSION	源代码版本
LC_MAIN	设置程序主线程的入口地址和栈大小
LC_LOAD_DYLIB	依赖库的路径，包含三方库
LC_FUNCTION_STARTS	函数起始地址表
LC_CODE_SIGNATURE	代码签名

其中LC_LOAD_DYLINKER和LC_LOAD_DYLIB

• LC_LOAD_DYLINKER 该字段标明咱们的MachO是被谁加载进去的。 能够理解为LC_LOAD_DYLINKER指向的地址是微信APP加载小程序的引擎，而咱们的MachO是小程序。在上图中能够看到咱们的Demo1的LC_LOAD_DYLINKER指向的地址就是dyld。dyld确实是用来加载咱们app的，在下面一节将会对dyld的源码进行分析，讲述dyld是如何对MachO进行加载的。
• LC_LOAD_DYLIB 该字段标记了全部动态库的地址，只有在LC_LOAD_DYLIB中有标记，咱们MachO外部的动态库（如：Framework）才能被dyld正确的引用，不然dyld不会主动加载，这也是上篇文章，代码注入的关键所在！

Data

Data 一般是对象文件中最大的部分，包含Segement的具体数据，如静态C字符串，带参数/不带参数的OC方法，带参数/不带参数的C函数。

使用命令xcrun size -x -l -m main查看segment中的内容

显示为

Mac-mini-2:测试mac jxq$ xcrun size -x -l -m main
Segment __PAGEZERO: 0x100000000 (vmaddr 0x0 fileoff 0)
Segment __TEXT: 0x1000 (vmaddr 0x100000000 fileoff 0)
	Section __text: 0x52 (addr 0x100000ef0 offset 3824)
	Section __stubs: 0x18 (addr 0x100000f42 offset 3906)
	Section __stub_helper: 0x38 (addr 0x100000f5c offset 3932)
	Section __cstring: 0x1b (addr 0x100000f94 offset 3988)
	Section __unwind_info: 0x48 (addr 0x100000fb0 offset 4016)
	total 0x105
Segment __DATA: 0x1000 (vmaddr 0x100001000 fileoff 4096)
	Section __nl_symbol_ptr: 0x8 (addr 0x100001000 offset 4096)
	Section __got: 0x8 (addr 0x100001008 offset 4104)
	Section __la_symbol_ptr: 0x20 (addr 0x100001010 offset 4112)
	Section __cfstring: 0x20 (addr 0x100001030 offset 4144)
	Section __objc_imageinfo: 0x8 (addr 0x100001050 offset 4176)
	total 0x58
Segment __LINKEDIT: 0x1000 (vmaddr 0x100002000 fileoff 8192)
total 0x100003000
复制代码

• Segment __PAGEZERO
• Segment __TEXT 包含可执行的代码，以只读和可执行方式映射
• Segment __DATA 包含了将会被更改的数据，以可读写和不可执行方式映射。
• Segment __LINKEDIT 包含了方法和变量的元数据，代码签名等信息。

总结

这里咱们大概了解了mach-o文件的内容，那么mach-o是如何执行的呢？ 咱们将在下一篇文章，动态连接学习。