dyld和objc的关联

接下来让我们一起探索dyld和objc的关联
首先查看objc_init源码

void _objc_init(void)
{
    static bool initialized = false;
    if (initialized) return;
    initialized = true;
    
    // fixme defer initialization until an objc-using image is found?
    environ_init();
    tls_init();
    static_init();
    runtime_init();
    exception_init();
    cache_init();
    _imp_implementationWithBlock_init();

    // 什么时候调用? images 镜像文件
    // map_images()
    // load_images()
    
    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);

#if __OBJC2__
    didCallDyldNotifyRegister = true;
#endif
}
  • environ_init()：读取影响运行时的环境变量，如有需要，还可以打印环境变量帮助
  • tls_init()：关于线程key的绑定，比如每线程数据的析构函数
  • static_init()：运行C++静态构造函数，在dyld调用我们的静态构造函数之前，libc会调用_objc_init()，因此我们必须自己做
  • lock_init():没有重写,采用C++的特性
  • exception_init ()： 初始化libobjc的异常处理系统
  • runtime_init() :runtime运行时环境初始化,里面主要是:unattachedCategories,allocatedClasses
  • cache_init()：缓存条件初始化
  • _imp_implementationWithBlock_init : 启动回调机制。通常这不会做什么，因为所有的初始化都是惰性的，但是对于某些进程，我们会迫不及待地加载trampolines dylib。

environ_init源码

我们可以在PrintHelp这里查看环境变量，但是由于一些条件限制，无法打印环境变量，那么我们可以将for循环单独写出来进行打印。

//打印环境变量
//    for (size_t i = 0; i < sizeof(Settings)/sizeof(Settings[0]); i++) {
//        const option_t *opt = &Settings[i];
//        _objc_inform("%s: %s", opt->env, opt->help);
//        _objc_inform("%s is set", opt->env);
//    }
    // Print OBJC_HELP and OBJC_PRINT_OPTIONS output.
    if (PrintHelp  ||  PrintOptions) {
        if (PrintHelp) {
            _objc_inform("Objective-C runtime debugging. Set variable=YES to enable.");
            _objc_inform("OBJC_HELP: describe available environment variables");
            if (PrintOptions) {
                _objc_inform("OBJC_HELP is set");
            }
            _objc_inform("OBJC_PRINT_OPTIONS: list which options are set");
        }
        if (PrintOptions) {
            _objc_inform("OBJC_PRINT_OPTIONS is set");
        }

        for (size_t i = 0; i < sizeof(Settings)/sizeof(Settings[0]); i++) {
            const option_t *opt = &Settings[i];            
            if (PrintHelp) _objc_inform("%s: %s", opt->env, opt->help);
            if (PrintOptions && *opt->var) _objc_inform("%s is set", opt->env);
        }
    }

打印结果


也可以通过终端进行打印输入：export OBJC_hrlp=1，打印环境变量

这些环境变量，均可以通过target -- Edit Scheme -- Run --Arguments -- Environment Variables配置

  • DYLD_PRINT_STATISTICS：设置 DYLD_PRINT_STATISTICS 为YES，控制台就会打印 App 的加载时长，包括整体加载时长和动态库加载时长，即main函数之前的启动时间（查看pre-main耗时），可以通过设置了解其耗时部分，并对其进行启动优化。
  • OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA：杜绝生成相应的nonpointer isa（nonpointer isa指针地址 末尾为1 ），生成的都是普通的isa
  • OBJC_PRINT_LOAD_METHODS：打印 Class 及 Category 的 + (void)load 方法的调用信息
  • NSDoubleLocalizedStrings：项目做国际化本地化(Localized)的时候是一个挺耗时的工作，想要检测国际化翻译好的语言文字UI会变成什么样子，可以指定这个启动项?？梢陨柚?NSDoubleLocalizedStrings 为YES。
  • NSShowNonLocalizedStrings：在完成国际化的时候，偶尔会有一些字符串没有做本地化，这时就可以设置NSShowNonLocalizedStrings 为YES，所有没有被本地化的字符串全都会变成大写。
tls_init()源码

关于线程key的绑定 - 比如每线程数据的析构函数

void tls_init(void)
{
#if SUPPORT_DIRECT_THREAD_KEYS
    pthread_key_init_np(TLS_DIRECT_KEY, &_objc_pthread_destroyspecific);
#else
    _objc_pthread_key = tls_create(&_objc_pthread_destroyspecific);
#endif
}
static_init()源码

运行C ++静态构造函数。在dyld调用我们的静态构造函数之前，libc 会调用 _objc_init()，因此我们必须自己做

static void static_init()
{
    size_t count;
    auto inits = getLibobjcInitializers(&_mh_dylib_header, &count);
    for (size_t i = 0; i < count; i++) {
        inits[i]();
    }
}
runtime_init()源码

runtime运行时环境初始化,里面主要是:unattachedCategories,allocatedClasses （后面会分析）

void runtime_init(void)
{
    objc::unattachedCategories.init(32);
    objc::allocatedClasses.init();
}
exception_init()源码

初始化libobjc的异常处理系统，注册异常处理的回调，从而监控异常的处理

void exception_init(void)
{
    old_terminate = std::set_terminate(&_objc_terminate);
}

当有crash（系统发生的不允许的一些指令，然后系统给的一些信号）发生时，会进入_objc_terminate方法，走到uncaught_handler扔出异常

static void _objc_terminate(void)
{
    if (PrintExceptions) {
        _objc_inform("EXCEPTIONS: terminating");
    }

    if (! __cxa_current_exception_type()) {
        // No current exception.
        (*old_terminate)();
    }
    else {
        // There is a current exception. Check if it's an objc exception.
        @try {
            __cxa_rethrow();
        } @catch (id e) {
            // It's an objc object. Call Foundation's handler, if any.
            (*uncaught_handler)((id)e);
            (*old_terminate)();
        } @catch (...) {
            // It's not an objc object. Continue to C++ terminate.
            (*old_terminate)();
        }
    }
}

搜索uncaught_handlerapp层传入的函数，用于处理异常，以便调用函数

objc_setUncaughtExceptionHandler(objc_uncaught_exception_handler fn)
{
    //fn外界传入的函数
    objc_uncaught_exception_handler result = uncaught_handler;
    uncaught_handler = fn;
    return result;
}

crash分类

crash的主要原因是收到了未处理的信号，主要来源于三个地方：

  • kernel 内核
  • 其他进行
  • App本身

crash也分为了3种：

  • Mach异常：是指最底层的内核级异常。用户态的开发者可以直接通过Mach API设置thread，task，host的异常端口，来捕获Mach异常。

  • Unix信号：又称BSD 信号，如果开发者没有捕获Mach异常，则会被host层的方法ux_exception()将异常转换为对应的UNIX信号，并通过方法threadsignal()将信号投递到出错线程?？梢酝ü椒?code>signal(x, SignalHandler)来捕获single。

  • NSException 应用级异常：它是未被捕获的Objective-C异常，导致程序向自身发送了SIGABRT信号而崩溃，对于未捕获的Objective-C异常，是可以通过try catch来捕获的，或者通过NSSetUncaughtExceptionHandler()机制来捕获。

针对应用级异常，可以通过注册异常捕获的函数，即NSSetUncaughtExceptionHandler机制,实现线程?；? 收集上传崩溃日志

cache_init()源码

缓存条件初始化

void cache_init()
{
#if HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
    mach_msg_type_number_t count = 0;
    kern_return_t kr;

    while (objc_restartableRanges[count].location) {
        count++;
    }

    kr = task_restartable_ranges_register(mach_task_self(),
                                          objc_restartableRanges, count);
    if (kr == KERN_SUCCESS) return;
    _objc_fatal("task_restartable_ranges_register failed (result 0x%x: %s)",
                kr, mach_error_string(kr));
#endif // HAVE_TASK_RESTARTABLE_RANGES
}
_imp_implementationWithBlock_init()源码

启动回调机制。通常这不会做什么，因为所有的初始化都是惰性的，但是对于某些进程，我们会迫不及待地加载trampolines dylib

_imp_implementationWithBlock_init(void)
{
#if TARGET_OS_OSX
    // Eagerly load libobjc-trampolines.dylib in certain processes. Some
    // programs (most notably QtWebEngineProcess used by older versions of
    // embedded Chromium) enable a highly restrictive sandbox profile which
    // blocks access to that dylib. If anything calls
    // imp_implementationWithBlock (as AppKit has started doing) then we'll
    // crash trying to load it. Loading it here sets it up before the sandbox
    // profile is enabled and blocks it.
    //
    // This fixes EA Origin (rdar://problem/50813789)
    // and Steam (rdar://problem/55286131)
    if (__progname &&
        (strcmp(__progname, "QtWebEngineProcess") == 0 ||
         strcmp(__progname, "Steam Helper") == 0)) {
        Trampolines.Initialize();
    }
#endif
}
_dyld_objc_notify_register()源码
void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                _dyld_objc_notify_init      init,
                                _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped);

方法中的三个参数分别表示的含义如下：

  • map_images：应用类型，dyld将image（镜像文件）映射进内存时，会触发该函数
  • load_image：值类型，dyld初始化image会触发该函数
  • unmap_image：dyld将image移除时，会触发该函数

探索什么时候调用map_images和load_image

dyld与Objc的关联可以通过源码体现

void _dyld_objc_notify_register(_dyld_objc_notify_mapped    mapped,
                                _dyld_objc_notify_init      init,
                                _dyld_objc_notify_unmapped  unmapped)
{
    dyld::registerObjCNotifiers(mapped, init, unmapped);
}

可以看出，load_images是在notifySingle方法中，通过sNotifyObjCInit调用的，如图所示

通过_dyld_objc_notify_register --> registerObjCNotifiers在该方法中将_dyld_objc_notify_register传入的参数赋值给了3个回调方法

它们的关系
sNotifyObjCMapped == mapped == map_images
sNotifyObjCInit == init == load_images
sNotifyObjCUnmapped == unmapped == unmap_image

map_images调用时机

dyld中全局搜索 sNotifyObjcMapped ：registerObjCNotifiers -- notifyBatchPartial -- sNotifyObjCMapped

全局搜索notifyBatchPartial，在registerObjCNotifiers方法中调用

结论：map_images是先于load_images调用

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