剖析 iOS 底层：类的加载原理（上）

2023-11-20 11:13:51

在深入探究 iOS 底层世界的过程中，我们不可避免地会遇到类加载的机制。类加载是一个至关重要的过程，它允许程序在运行时动态地创建和使用类。对于任何想要深入理解 iOS 架构的开发者来说，理解类的加载原理是必不可少的。

在本文的第一部分中，我们将深入研究 iOS 中类的加载过程，并探讨在幕后发生的复杂机制。我们将从高层次概述开始，然后逐步深入了解细节，以全面了解类的加载过程。

类的加载过程概览

在 iOS 中，类的加载过程由一个称为 dyld 的动态链接器负责。dyld 是一个低级系统组件，负责在运行时加载和链接 Mach-O 文件（可执行文件和动态库）。

类的加载过程可以分为以下几个主要步骤：

加载 Mach-O 文件： dyld 首先将 Mach-O 文件加载到内存中。Mach-O 文件包含二进制代码、数据和元数据，这些元数据了类和方法的结构。
符号解析： 加载 Mach-O 文件后，dyld 会解析文件中定义的符号。符号是函数、变量和类的引用。dyld 会确定每个符号的地址，并将其存储在符号表中。
重定位： dyld 会重定位 Mach-O 文件中的代码和数据，以适应其在内存中的位置。这确保了代码和数据可以正确地引用其他模块中的符号。
链接： dyld 将 Mach-O 文件链接到其他模块（如系统库和应用程序框架）。这将创建最终的、可执行的映像，其中包含所有应用程序所需的代码和数据。
初始化： dyld 调用类的初始化函数，以创建类的实例。初始化函数负责分配内存并设置类的成员变量。

深入了解类的加载过程

在上述概述的基础上，让我们更深入地研究类的加载过程。

1. 加载 Mach-O 文件

dyld 使用 mmap() 函数将 Mach-O 文件加载到内存中。mmap() 函数将文件的内容映射到内存中，以便 dyld 可以直接访问它。

2. 符号解析

dyld 使用 Mach-O 文件的符号表来解析符号。符号表是一个数据结构，其中包含每个符号的名称、类型和地址。dyld 会遍历符号表并确定每个符号的地址。

3. 重定位

Mach-O 文件中的代码和数据通常包含对其他模块中符号的引用。dyld 使用重定位表来调整这些引用，以适应 Mach-O 文件在内存中的位置。

4. 链接

dyld 将 Mach-O 文件链接到其他模块。这包括系统库和应用程序框架。链接过程涉及合并 Mach-O 文件的符号表并创建最终的可执行映像。

5. 初始化

一旦 Mach-O 文件被链接，dyld 就会调用类的初始化函数。初始化函数负责创建类的实例并设置其成员变量。