探路者视角下的iOS应用启动流程之dyld源码解析

2023-12-11 03:50:23

iOS应用启动流程概述

在上一篇文章中，我们对iOS应用启动流程进行了整体介绍，并简单介绍了dyld。dyld是一个动态链接器，负责加载和链接应用程序所需的共享库和资源。在iOS应用启动过程中，dyld发挥着至关重要的作用，本文将深入分析dyld的源码和流程，带领读者从探路者的视角去理解iOS应用启动的底层细节。

dyld的工作原理

dyld的工作原理可以概括为以下几个步骤：

加载共享库： dyld首先会加载应用程序所需的共享库，这些共享库通常位于/usr/lib和/System/Library/Frameworks等目录下。
解析共享库： dyld会解析共享库中的符号，符号是指函数、变量和数据结构等。解析过程包括符号地址的确定、符号类型的识别和符号引用关系的建立。
链接共享库： dyld会将解析过的共享库链接在一起，形成一个可执行的二进制文件。链接过程包括符号地址的重定位、符号引用关系的修复和代码段的合并。
加载应用程序： dyld会加载应用程序的二进制文件，并将其映射到内存中。
执行应用程序： dyld会将应用程序的入口点传递给内核，内核负责将应用程序代码转移到CPU执行。

dyld的加载机制

dyld的加载机制包括以下几个方面：

延迟加载： dyld不会在应用程序启动时立即加载所有共享库，而是等到应用程序需要用到这些共享库时才加载它们。延迟加载可以减少应用程序的启动时间和内存占用。
按需加载： dyld只会加载应用程序真正需要的共享库，而不是所有可能的共享库。按需加载可以进一步减少应用程序的启动时间和内存占用。
符号缓存： dyld会将解析过的符号存储在符号缓存中，以便下次加载相同的共享库时可以复用这些符号信息。符号缓存可以提高dyld的加载速度。

dyld的内存管理

dyld的内存管理包括以下几个方面：

内存映射： dyld会将共享库和应用程序的二进制文件映射到内存中，而不是复制它们。内存映射可以减少内存占用，提高应用程序的启动速度。
内存保护： dyld会对内存中的共享库和应用程序二进制文件设置内存保护，防止它们被意外修改。内存保护可以提高应用程序的安全性。
内存回收： dyld会回收不再使用的共享库和应用程序二进制文件的内存空间。内存回收可以防止内存泄漏，提高应用程序的性能。

具体示例代码

为了更好地理解dyld的工作原理、加载机制和内存管理，我们来看一个具体的示例代码。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
  // 加载共享库
  void *handle = dlopen("/usr/lib/libSystem.dylib", RTLD_NOW);

  // 解析共享库中的符号
  void *symbol = dlsym(handle, "printf");

  // 调用共享库中的函数
  printf("Hello, world!\n");

  // 卸载共享库
  dlclose(handle);

  return 0;
}

这个示例代码首先加载了共享库/usr/lib/libSystem.dylib，然后解析了共享库中的符号printf，最后调用了共享库中的函数printf。在运行这个示例代码时，dyld会加载和链接共享库/usr/lib/libSystem.dylib，并将其映射到内存中。dyld还会将符号printf解析为一个内存地址，并将其传递给函数printf。当函数printf被调用时，dyld会将控制权转移到共享库/usr/lib/libSystem.dylib中的代码，并执行printf函数。