前言
第三方库是工程开发必不可少的部分,而第三方库可以是.a和.framework的静态库,也可以是.framework的动态库,其中静态库是最常用的方式。
静态库往往比较大,可在打包到可执行文件之后,对安装包大小的增加远远小于静态库本身的Size。
那么,就产生两个问题:
1、静态库里面存在什么内容?
2、静态链接到可执行文件后为什么体积变小?
本文就以.framework的静态库来分析具体情况。
正文
1、framework静态库的打包
新建工程,选择Cocoa Touch Framework,再到Build Settings选择Mach-O Type为Static Library,然后build出来目标文件就是framework静态库。
2、framework静态库的内容
按照上面的步骤打包出来的LYTestKit.framework,具体的内容如下:
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Headers为头文件;
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plist文件和Modules文件夹是一些描述文件;
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LYTestKit为Mach-O binary文件,LYTestKit占了静态库99%的体积。
3、LYTestKit文件内容分析
打开terminal(终端),进入文件夹所在目录,输入指令file LYTestKit。
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可以知道LYTestKit包括armv7、i386、x86_64、arm64四种CPU架构的指令。
接下来就是我们的大杀器Hopper Disassembler登场。
软件的链接地址,密码:vbrqit。
用Hopper Disassembler打开LYTestKit,选择架构为arm64,再选择一个原工程对应的.o文件,首先映入眼帘的是下面这段描述:(不知道.o文件是什么的,点这里复习下)
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接下来,是这个文件的描述:
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整个文件的大小是35355 bytes,对应的区间为[3584, 38939]。
文件的最后一行为:
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整个Segment的地址是0x8a1b结束,十六进制0x8a1b = 35355 十进制。
从这里可以看出,静态库中地址与大小一一对应。
可以这么理解,假如某条指令需要到地址0x0008a1a取值,即是相对应起始位置加上0x0008a1a偏移的地址。
而静态库中的偏移应该等于内存中的偏移,那么0x0008a1a的偏移地址在内存中的大小就是35355 bytes。
紧接着是下面这段描述:
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.Section __text表示接下来是代码段的内容,机器指令的大小为8960 bytes。
类似的,代码段之后还有:
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Section __objc_classrefs 类的引用,大小为 64 bytes;
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Section __objc_methname 自动生成和声明的函数名, 大小为2140 bytes;("viewDidLoad"、"init"这样的函数名常量)
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Section __objc_selrefs selector的引用),大小为 520 bytes;(@selector(init)、@selector(setProperty:))
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Section __objc_data 初始化的变量, 大小为80 bytes;(@property、ivar、 struct __objc_class这样的变量)
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Section __objc_ivar ivar的引用,大小为 84 bytes;(OBJC_IVAR$_SampleClass._property)
ivar是objc_ivar的指针,objc_ivar有变量名、变量类型等成员,如下:
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Section __cstring 代码中声明的字符常量,大小为 1360 bytes;(@"Hello"、@"你好"这样的字符常量)
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Section __cfstring 代码中声明的CFString字符常量,大小为 224 bytes;
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Section __objc_classname Objective-C Class的类名,大小为 64 bytes;
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Section __objc_const __objc_metaclass_xxx常量的引用和__objc_class_xxx structs 的声明,大小为 3672 bytes;(OC的runtime用结构体比如struct __objc_method、 struct __objc_ivar 、struct __objc_property)
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Section __debug_str 调试用的字符信息,包括方法对应的字符串,大小为 5489 bytes;
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Section __debug_line 调试用的代码行号信息,大小为 2891 bytes;
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以及各类其他的Section。
在大致了解一个.o文件的内部构成之后,我们来看看链接过程.o文件变化。
4、静态链接的过程
静态连接就是把静态链接库中的文件链接到可执行文件中,整个过程由链接器负责。
链接过程分为两步:
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1、空间和地址分配,扫描所有的目标文件,获得各个段的长度、属性、位置信息,并把所有的符号定义以及引用收集起来,放到全局的符号表中。通过所有段的长度,计算和合并后的长度和位置,并建立映射关系;
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2、符号解析和重定位,使用上一步收集到的信息,读取文件中段的数据和重定位信息,进行符号解析和重定位。
静态链接的更详细内容点这里。
那么可执行文件的内部是什么组成?
答案是:File Header、.text secton、.data secton、.bss secton四大部分。
File Header是文件头,描述整个文件的文件属性,包括是否可执行文件、目标操作系统、目标硬件等信息。文件头还包括一个段表(Section Table)描述下面几个段的偏移地址以及属性。
.text section是代码段,存放编译生成的指令;
.data section是数据段,存放已初始化的静态常量数据;
.bss section存放未初始化的静态常量。
静态库链接过程体积变小的答案
framework静态库在链接之后,体积会急剧减少,原因有几个:
1、用于链接的信息被剔除,比如说类引用、函数名等,字符信息中的函数名字等在链接时会放入链接表,用于查找地址,但不打入二进制文件;
2、调试用的信息比如符号串、代码行号等不会打入二进制包,而是额外生成符号表;
3、Xcode默认在release下会用fastest的优化选项;
总结
经过此次思考,对静态库的内容有更清晰的认识,也对编译与链接更加了解。
附录
作者:落影loyinglin
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