作者： 我是好寶寶

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一、MachO初探

1.定義

MachO 其實是 Mach Object 文件格式的縮寫，是mac以及iOS上可執行文件的格式，類似於Windows上的PE格式（Portable Executable）、Linux上的elf格式（Executable and Linking Format）

它是一種用於可執行文件、目標代碼、動態庫的文件格式，作爲.out格式的替代，MachO提供了更強的擴展性

2.常見的MachO文件

  • 目標文件.o

  • 庫文件

    • .a

    • .dylib

    • .Framework

  • 可執行文件

  • dyld（動態鏈接器）

  • .dsym（符號表：Relese環境運行生成

3.查看文件類型

$ file xxx.xx


二、關於架構

1.架構表

其實iPhone不同的型號對應的架構是不一樣的

2.生成多種架構

新建一個工程，真機運行，查看可執行文件僅僅是一個arm64架構的

將項目最低適配系統調爲iOS9.0，真機運行 Relese環境

爲什麼要改爲iOS9.0呢 ？是因爲iPhone5c等armv7、armv7s架構不支持iOS11.0

爲什麼要Relese環境運行呢 ？因爲Xcode默認Debug只生成單一架構

怎麼生成所有架構 ？Xcode10中只包含了v7和64，需要在 Architectures 中添加

三、通用二進制文件

1.定義

通用二進制文件（Universal binary）也被叫做 胖二進制（Fat binary）

  • 蘋果公司提出的一種程序代碼，能同時適用多種架構的二進制文件

  • 同一個程序包中同時爲多種架構提供最理想的性能

  • 因爲需要儲存多種代碼，通用二進制應用程序通常比單一平臺二進制的程序要大

  • 但是由於兩種架構有共通的非執行資源，所以並不會達到單一版本的兩倍之多

  • 而且由於執行中只調用一部分代碼，運行起來也不需要額外的內存

2.拆分/合併架構

架構拆分

合併架構

通用二進制 大小爲342kb，四個架構大小爲80+80+80+81=321kb

What！爲什麼不是單純的1+1=2？

因爲不同架構之間代碼部分是不共用的 (因爲代碼的二進制文件不同的組合在不同的 cpu 上可能會是不同的意義)，而公共資源文件是公用的

利用上述方法可以給我們的app瘦身

結論：

① 胖二進制 拆分後再重組會得到原始 胖二進制

② 通用二進制 的大小可能大於子架構大小之和，也可能小於，也可能等於，取決於 公共資源文件 的多少

3.終端命令行

// 查看二進制文件
$ lipo -info xx 
// 通用二進制文件
// 拆分二進制文件
lipo xxx -thin armv7 -output xxx
// 組合二進制文件
lipo -create x1 x2 x3 x4 -output xxx

四、MachO文件

1.整體結構

用 MachOView 打開會看到 通用二進制文件 由 Fat Header 和 四個可執行文件 組成

可執行文件 是由 Header 、 Load commands 和 Data 組成

我們可以這麼理解，把 通用二進制文件 看作四本翻譯語言不同的書，每本書有 標題（header） 、 目錄（load commands） 、 內容（data）

  • header：

  • load commands：

  • data：

另外我們也可以通過 otool 命令行查看MachO文件結構 

$ otool -f universe

2.header

header 包含了該二進制文件的字節順序、架構類型、加載指令的數量等，使得可以快速確認一些信息，比如當前文件用於 32 位 還是 64 位 ，對應的處理器是什麼、文件類型是什麼

Xcode中 shift+command+O -> load.h ->如下信息 

struct mach_header_64 {
    uint32_t  magic;    /* 魔數,快速定位64位/32位 */
    cpu_type_t  cputype;  /* cpu 類型 比如 ARM */
    cpu_subtype_t  cpusubtype;  /* cpu 具體類型 比如arm64 , armv7 */
    uint32_t  filetype;  /* 文件類型 例如可執行文件 .. */
    uint32_t  ncmds;    /* load commands 加載命令條數 */
    uint32_t  sizeofcmds;  /* load commands 加載命令大小*/
    uint32_t  flags;    /* 標誌位標識二進制文件支持的功能 , 主要是和系統加載、鏈接有關*/
    uint32_t  reserved;  /* reserved , 保留字段 */
};

mach_header_64（64位）對比mach_header（32位）只多了一個保留字段

3.load commands

load commands 是一張包括區域的位置、符號表、動態符號表等內容的表。它詳細保存着加載指令的內容，告訴鏈接器如何去加載這個 Mach-O 文件。通過查看內存地址我們發現，在內存中 load commands 是緊跟在 header 之後的

4.data

data 是MachO文件中最大的部分，其中 _TEXT段 、 _DATA段 能給到很多信息

load commands 和 data 之間還留有不少空間，給我們留下了注入代碼的衝破口

_TEXT段

_DATA段

五、dyld

dyld（the dynamic link editor）是蘋果的動態鏈接器，是蘋果操作系統的一個重要組成部分，在系統內容做好程序準備工作之後，交由dyld負責餘下的工作

系統庫的方法由於是公用的，存放在共享緩存中，那麼我們的MachO在調用系統方法時，dyld會將MachO裏調用存放在共享緩存中的方法進行符號綁定。這個符號在 release環境 是會被自動去掉的，這也是我們經常使用收集 bug 工具時需要恢復符號表的原因

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