iOS 静态链接器 ld64 原理解析（上）

2023-09-10 23:10:34

ld64 是 iOS 平台上的静态链接器，负责将多个目标文件（.o 文件）链接成一个可执行文件（Mach-O 文件）。ld64 的工作原理较为复杂，涉及到符号解析、重定位、代码合并等多个步骤。本文将从 ld64 源码角度深入剖析 ld64 的工作原理，以帮助读者了解 ld64 如何将多个目标文件链接成一个可执行文件。

ld64 的整体架构

ld64 的整体架构可以分为以下几个部分：

输入处理： ld64 首先需要读取并解析输入的目标文件，提取其中的符号信息、重定位信息和代码段等信息。
符号解析： ld64 会对输入的目标文件中的符号进行解析，确定每个符号的最终地址。
重定位： ld64 会对输入的目标文件中的重定位信息进行处理，将符号的地址更新为最终地址。
代码合并： ld64 会将输入的目标文件中的代码段合并成一个连续的代码段，并将其写入可执行文件。
输出处理： ld64 会将链接后的可执行文件写入磁盘，并生成相应的符号表和重定位表。

符号解析

符号解析是 ld64 工作中的一个重要步骤，其目的是确定每个符号的最终地址。ld64 会先对输入的目标文件中的符号进行分类，将其分为以下几类：

全局符号： 这些符号在整个可执行文件中都是可见的。
局部符号： 这些符号只在定义它们的源文件中可见。
外部符号： 这些符号在其他文件中定义，但在当前文件中被引用。

ld64 会先解析全局符号，然后解析局部符号，最后解析外部符号。对于全局符号，ld64 会将其地址设置为它在可执行文件中的实际地址。对于局部符号，ld64 会将其地址设置为它在源文件中的相对地址。对于外部符号，ld64 会先尝试在其他文件中找到它的定义，然后将其地址设置为它在其他文件中的实际地址。如果找不到它的定义，ld64 就会报错。

重定位

重定位是 ld64 工作中的另一个重要步骤，其目的是将符号的地址更新为最终地址。ld64 会先对输入的目标文件中的重定位信息进行分类，将其分为以下几类：

绝对重定位： 这些重定位信息只依赖于一个符号的地址。
相对重定位： 这些重定位信息依赖于两个符号的地址。
PCRel重定位： 这些重定位信息依赖于程序计数器（PC）的地址。

ld64 会先处理绝对重定位信息，然后处理相对重定位信息，最后处理 PCRel 重定位信息。对于绝对重定位信息，ld64 会直接将符号的地址更新为最终地址。对于相对重定位信息，ld64 会先计算出两个符号的地址差，然后将其加上程序计数器（PC）的地址，得到最终地址。对于 PCRel 重定位信息，ld64 会先计算出程序计数器（PC）的地址，然后将其加上重定位信息的偏移量，得到最终地址。