从符号的角度，剖析Mach-O文件的奥秘

2023-11-02 14:54:32

Mach-O文件是macOS、iOS、tvOS和watchOS等苹果操作系统的可执行文件格式。符号是程序中标识符的名称，在编译和链接过程中，符号会被添加到Mach-O文件中。符号信息对于理解和调试程序至关重要。

Mach-O文件的符号信息主要存储在符号表中。符号表是一个数据结构，其中包含了程序中所有符号的名称、地址和其他相关信息。符号表通常存储在Mach-O文件中的.symtab节中。

除了符号表之外，Mach-O文件中还有一些其他数据结构与符号信息相关，包括：

加载命令：加载命令是Mach-O文件中的一个特殊数据结构，其中包含了有关Mach-O文件的信息，例如文件的类型、入口点地址、符号表的地址等。
节：节是Mach-O文件中的一个逻辑分区，其中包含了程序的代码、数据和其他信息。符号表通常存储在.symtab节中。
段：段是Mach-O文件中的一个物理分区，其中包含了一个或多个节。段通常对应于程序的内存映像。
重定位表：重定位表是一个数据结构，其中包含了有关符号地址的信息。当程序被加载到内存时，重定位表被用来修正符号的地址，使其指向正确的内存位置。
字符串表：字符串表是一个数据结构，其中包含了Mach-O文件中所有字符串的集合。符号的名称通常存储在字符串表中。

符号信息在开发和调试过程中非常重要。通过符号信息，我们可以了解程序中符号的含义、地址和其他相关信息。这有助于我们理解程序的结构、定位程序中的错误并修复它们。

现在，让我们通过一个简单的例子来了解符号是如何存储和使用的。假设我们有一个名为main.c的C语言源文件，其中包含了以下代码：

#include <stdio.h>

int main() {
  int a = 10;
  int b = 20;
  int sum = a + b;

  printf("The sum of %d and %d is %d\n", a, b, sum);

  return 0;
}

当我们使用编译器编译main.c时，编译器会生成一个名为main.o的目标文件。目标文件中包含了程序的代码和数据。当我们使用链接器将main.o链接成可执行文件时，链接器会生成一个名为main的可执行文件。可执行文件中包含了程序的代码、数据和符号信息。

我们可以使用nm命令来查看main可执行文件中的符号信息。在终端中输入以下命令：

nm main

输出结果如下：

                 U __mh_execute_header
                 U __mh_execute_trailer
00000000000001e4 T __mh_execute_trailer + 0x1e4
                 U __mh_header
                 U __mh_trailer
00000000000001dc T __mh_trailer + 0x1dc
00000000000001e0 S a
00000000000001dc S b
00000000000001d8 S sum