【iOS】—— 編譯鏈接

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編譯流程

編譯流程分為四步

預(yù)處理（Prepressing）
編譯（Compilation）
匯編（Assembly）
鏈接（Linking）

【iOS】—— 編譯鏈接,ios,xcode,objective-c,swift,macos

預(yù)處理（預(yù)編譯Prepressing）

作為編譯的第一步，首先將main.m文件編譯成了main.i文件，指令如下：

clang -E main.m -o main.i

預(yù)處理的過程雖然是將main.m文件編譯成了mian.i文件，但是實際上的過程并不是這么簡單的，那么具體的預(yù)編譯情況是什么樣的呢：
預(yù)編譯是要處理源代碼中以#開頭的所有預(yù)編譯指令。規(guī)則如下：

#define 刪除，并展開對應(yīng)的宏定義。
處理所有的條件預(yù)編譯指令。如#if、#ifdef、#else、#endif。
#include ＆ #import 包含的文件遞歸插入到此處(含#處)。
刪除所有的注釋 //、/**/等。
添加行號和文件名標(biāo)識。如 # 1 “main.m"（編譯調(diào)試會用到）。

編譯（Compilation）

將main.i文件編譯成main.s文件，指令如下:

clang -S main.i -o main.s

這個過程就是把上面的main.i文件進(jìn)行：詞法分析、語法分析、靜態(tài)分析，優(yōu)化生成相應(yīng)的匯編代碼，最終生成main.s文件。

這里我們需要了解一下這幾個名詞：

詞法分析：把源代碼的字符序列分割成一個個token（關(guān)鍵字、表示符、字面量、特殊符號），比如把標(biāo)識符放到符號表里面。
語法分析: 生成抽象語法樹AST，此時運(yùn)算符號的優(yōu)先級確定了；有些符號具有多重含義也確定了，比如：*是乘號還是對指針取內(nèi)容；表達(dá)式不合法、括號不匹配等等，都會報錯。
靜態(tài)分析：分析類型聲明和匹配問題。比如整型和字符串相加，肯定會報錯。
中間語法生成: CodeGen根據(jù)AST(抽象語法樹)自上向下逐步翻譯成LLVM IR，并且對在編譯期就可以確定的表達(dá)式進(jìn)行優(yōu)化，比如代碼里面的a=1+3，可以優(yōu)化成a=4。（假如開啟了bitcode）
目標(biāo)代碼生成與優(yōu)化: 根據(jù)中間語法生成依賴具體機(jī)器的匯編語言；并優(yōu)化匯編語言。這個過程中，假如有變量且定義在同一個編譯單元里，那么就給這個變量分配空間，確定變量的地址。假如變量或者函數(shù)不定義在這個編譯單元里面，那就等到鏈接的時候才能確定地址。

匯編（Assembly）

將main.s文件編譯成main.o文件(也就是我們常說的目標(biāo)文件)，指令如下:

clang -c main.s -o main.o

這個過程就是把上面得到的main.s文件里面的匯編指令翻譯成機(jī)器指令，最終生成等到main.o

鏈接（Linking）

這個過程就是將main.o編譯成對應(yīng)的Mach-O文件，也就是我們常說的可執(zhí)行文件，指令如下：

clang main.o -o main

鏈接的本質(zhì)就是把一個或多個目標(biāo)文件和需要的庫（靜態(tài)庫/動態(tài)庫，如果需要的話）組合成一個文件（Mach-O可執(zhí)行文件）

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動態(tài)庫和靜態(tài)庫

靜態(tài)庫

之所以稱為靜態(tài)庫，是因為在鏈接階段，會將匯編生成的目標(biāo)文件.o與引用到的庫一起鏈接打包到可執(zhí)行文件中。因此對應(yīng)的鏈接方式稱為靜態(tài)鏈接。

靜態(tài)庫特點：

靜態(tài)庫對函數(shù)庫的鏈接是放在編譯時期完成的。
程序在運(yùn)行時與函數(shù)庫再無瓜葛，移植方便。
浪費空間和資源，因為所有相關(guān)的目標(biāo)文件與牽涉到的函數(shù)庫被鏈接合成一個可執(zhí)行文件。

動態(tài)庫

動態(tài)庫在程序編譯時并不會被連接到目標(biāo)代碼中，而是在程序運(yùn)行是才被載入。不同的應(yīng)用程序如果調(diào)用相同的庫，那么在內(nèi)存里只需要有一份該共享庫的實例，規(guī)避了空間浪費問題。動態(tài)庫在程序運(yùn)行時才被載入，也解決了靜態(tài)庫對程序的更新、部署和發(fā)布頁會帶來麻煩。用戶只需要更新動態(tài)庫即可，增量更新。

動態(tài)庫特點：

動態(tài)庫把對一些庫函數(shù)的鏈接載入推遲到程序運(yùn)行的時期。
可以實現(xiàn)進(jìn)程之間的資源共享。（因此動態(tài)庫也稱為共享庫）將一些程序升級變得簡單。
甚至可以真正做到鏈接載入完全由程序員在程序代碼中控制（顯示調(diào)用）。

靜態(tài)庫和動態(tài)庫的區(qū)別

編譯方式不同：

靜態(tài)庫是在編譯時將庫的代碼打包到可執(zhí)行程序中，因此生成的可執(zhí)行程序包含了所有用到的庫函數(shù)的代碼。這樣，當(dāng)程序被調(diào)用時，需要使用哪些庫函數(shù)就直接從可執(zhí)行文件中取出來使用。因為代碼打包進(jìn)了可執(zhí)行程序中，因此靜態(tài)庫的生成通常需要在代碼的編譯階段進(jìn)行。
動態(tài)庫則是在運(yùn)行時動態(tài)加載到程序中的，因此生成的可執(zhí)行文件并不包含庫函數(shù)的實現(xiàn)代碼，而只是引用了動態(tài)庫的接口。當(dāng)程序調(diào)用到該庫函數(shù)時，操作系統(tǒng)會將該函數(shù)從動態(tài)庫文件中加載到內(nèi)存中供程序運(yùn)行使用。這樣一來，程序的可執(zhí)行文件會比靜態(tài)庫生成的可執(zhí)行文件小很多。因為代碼加載是在程序運(yùn)行時進(jìn)行的，所以動態(tài)庫的鏈接通常是在程序運(yùn)行之前進(jìn)行。

內(nèi)存使用方式不同：

由于靜態(tài)庫的代碼被打包進(jìn)了可執(zhí)行程序中，所以在程序運(yùn)行時，靜態(tài)庫中的代碼被復(fù)制到了程序使用的內(nèi)存中，并一直駐留在內(nèi)存中使用，因此不需要占用額外的內(nèi)存空間。
而動態(tài)庫的代碼在程序運(yùn)行時才會被加載到內(nèi)存中，因此動態(tài)庫的代碼實現(xiàn)被復(fù)制進(jìn)內(nèi)存，會占用額外的內(nèi)存空間。但是與靜態(tài)庫相比，動態(tài)庫的內(nèi)存使用方式具有更好的空間和性能優(yōu)勢，因為多個程序可以共享同一個動態(tài)庫，而不需要重復(fù)加載相同的庫文件，從而減少了系統(tǒng)的內(nèi)存占用。

更新和維護(hù)方式不同：

靜態(tài)庫的代碼被打包成可執(zhí)行程序的一部分，因此靜態(tài)庫的更新和維護(hù)需要重新進(jìn)行編譯和部署，才能讓所有使用了該靜態(tài)庫的程序都能夠得到更新的代碼。
動態(tài)庫可以獨立于程序進(jìn)行更新，因為動態(tài)庫作為一個單獨的文件存在于系統(tǒng)中，可以被多個程序共享。因此，當(dāng)需要更新動態(tài)庫時，只需要替換掉舊的動態(tài)庫文件，不需要重新編譯和部署所有使用了該動態(tài)庫的程序。

因此，如果需要多個程序共享同一個庫，或者需要較少的內(nèi)存占用，則使用動態(tài)庫可能更為合適。如果需要保持部署和更新的穩(wěn)定性，則靜態(tài)庫可能更為適合。

dyld

認(rèn)識 dyld ：動態(tài)鏈接器
dyld（the dynamic link editor）是蘋果的動態(tài)鏈接器，是蘋果操作系統(tǒng)一個重要組成部分，在系統(tǒng)內(nèi)核 XNU 完成 Mach-O 文件的加載，做好程序準(zhǔn)備工作之后，交由 dyld 負(fù)責(zé)余下的工作。在 macOS 系統(tǒng)中，dyld 位于 D/usr/lib/dyld。

dyld2.0和dyld3.0的區(qū)別

dyld 3 包含這三個部分:文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-562317.html

進(jìn)程外 Mach-O 分析器和編譯器 （out-of-process mach-o parser）
由于 dyld 2 存在的問題，dyld 3 中將采用提前寫入把結(jié)果數(shù)據(jù)緩存成文件的方式構(gòu)成一個 lauch closure（可以理解為緩存文件）
進(jìn)程內(nèi)引擎執(zhí)行 launch closure 處理 (in-process engine)
驗證”lauch closures“是否正確，映射dylib，執(zhí)行main函數(shù)。此時，它不再需要分析mach-o header和執(zhí)行符號查找，節(jié)省了不少時間。
launch closure 緩存服務(wù) (launch closure cache)
系統(tǒng)程序的 lauch closure 直接內(nèi)置在 shared cache 中，而對于第三方APP，將在APP安裝或更新時生成，這樣就能保證 launch closure 總是在 APP 打開之前準(zhǔn)備好。