07--应用加载02--应用加载流程[_objc_init][read_images]

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_objc_init：初始化流程

_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();

    _dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image);
}

我们先不要着急分析流程，看到最后一行代码：_dyld_objc_notify_register。这个很明显是 _dyld 里面的一个方法，上一篇文章中分类了 _dyld 的加载流程。

App加载分析

所以这里从 _dyld 中将这个方法的源码拿了过来，下面是 _dyld_objc_notify_register 的源码

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);
}

void registerObjCNotifiers(_dyld_objc_notify_mapped mapped, _dyld_objc_notify_init init, _dyld_objc_notify_unmapped unmapped)
{
    // record functions to call
    sNotifyObjCMapped   = mapped;
    sNotifyObjCInit     = init;
    sNotifyObjCUnmapped = unmapped;
    ……
}

源码很简单，仅仅是记录了这三个方法的地址，在需要的时候进行一个调用。在我们平时开发中，需要用到地址传递的时候，一般是需要修改这个变量的值，那么可以猜测这个方法的作用是将 _dyld 中的 mappedImage 回传给 objc，这里的对内容放在后面分析，下面对这些初始化方法进行一个简单的介绍。

environ_init();

读取影响运行时的环境变量。如果需要，可以打印环境变量帮助。

1. 在终端中输入 export OBJC_HELP=1 可以输出所有环境变量

OBJC_HELP

如果没有输出，尝试再执行一个 open 命令

2. 在Xcode 源码中输出环境变量

在这里手动修改:PrintHelp=true;

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3. OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA 环境变量

设置 OBJC_DISABLE_NONPOINTER_ISA 为 YES

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设置之后的打印出来的isa结果

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设置之前的isa结果

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因为系统做了优化，对isa联合体做了平移操作，所以会不一样
OBJC_PRINT_LOAD_METHODS

4. 环境变量 OBJC_PRINT_LOAD_METHODS

设置 OBJC_PRINT_LOAD_METHODS 为 YES

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打印所有的 +load 方法

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作用：可以对这些方法做方法优化，避免全局搜索找到的load方法（可能没有用到）

tls_init();

关于线程的绑定，比如每个线程数的析构函数

static_init();

运行C++ 的静态构造函数。
在 _dyld 调用我们自己的静态构造函数之前调用
libc 会调用 _objc_init()，所以我们必须自己做。

runtime_init();

是空实现！就是说 objc 的锁是完成采用C++那一套的， oc中不需要做任何处理。

exception_init();

初始化 libobjc 的异常处理系统。比如监控下一行注册异常的回调的代码。

cache_init();

_imp_implementationWithBlock_init()

_dyld_objc_notify_register()

仅供 objc 运行时使用
注册处理程序，以便在映射、取消映射和初始化 objc-image 时调用
Dyld将使用包含 objc-image-info 的景象文件的数组，回调 mapped 函数

研究对象
- map_images（重点）
- load_images（重点）
- unmap_image：主要做卸载相关的操作，不做重点研究

_objc_init：map_images 流程

read_images 注释

/***********************************************************************
* map_images
* Process the given images which are being mapped in by dyld.
* Calls ABI-agnostic code after taking ABI-specific locks.
*
* Locking: write-locks runtimeLock
**********************************************************************/
void
map_images(unsigned count, const char * const paths[],
           const struct mach_header * const mhdrs[])
{
    mutex_locker_t lock(runtimeLock);
    return map_images_nolock(count, paths, mhdrs);
}

先进入 map_images，这个函数的注释说“处理给定的镜像文件（在dyld中映射进去的镜像）”，这句注释正好验证了我们上面的猜测——registerObjCNotifiers 方法的作用是将 _dyld 中的 mappedImage 回传给 objc。

下面来分析 map_images_nolock 方法的流程

read_images 要读懂的问题

我们的dyld主题的思维是加载库-镜像文件，但是镜像文件怎么读取的？
我们的macho里面的数据怎么到我们的内存？
有没有不在macho里面的数据同样也可以在内存找到？
sel方法编号的加载？
什么是懒加载类和非懒加载类？
类是如何加载实现的 -ro-rw 的关系？
协议&分类里面的数据是如何加载的？

read_images 初体验

在dyld的源码中去查找_dyld_objc_notify_register方法实现

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1. 如何开展dyld研究

看注释 “// record functions to call”——记录被调用的函数
可以看出来，如果要研究这三个参数，和明显要研究这三个函数被调用的地方
以第一个参数为例，找到第一个函数被调用的地方

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2. 在objc源码中分析，定位到_read_images方法

_objc_init->map_images

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map_images->map_images_nolock

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map_images_nolock->_read_images

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3. 怎么分析 _read_images方法

这个方法有400多行，逐行读肯定不行

我们先将所有有注释的代码块折叠起来
方法的准备条件

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方法的流程

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我们可以看到每个代码块都有很标准的注释和日志输出，整个流程一目了然：
1. 加载所有类到类的 gdb_objc_realized_classes 表中
2. 对所有类做重映射
3. 将所有SEL都注册到 namedSelecotors 表中
4. 修复函数指针遗留
5. 将所有 Protocol 都添加到 protocol_map 表中
6. 对所有 Protocol 做重映射
7. 初始化所有非懒加载的类，进行 rw、ro等操作
8. 遍历已标记的懒加载的类，并做初始化操作
9. 处理所有 Category，包括 Class 和 Meta Class
10. 初始化所有未初始的类。

4. 表的介绍

gdb_objc_realized_classes：无论是否实现，只要不在 dyld 共享缓存中的已命名类的表
allocatedClasses：通过 objc_allocateClassPair 已分配的所有类（和元类）的表
namedSelecotors：方法编号的表
protocol_map：协议的表

题外话

为什么类的开头是 NS
NextStep的简称
乔帮主曾经被苹果踢出去了，然后又回来了
NX开头的又代表什么含义
NX表示一种CPU的计数，“禁止执行的意思”

read_images 流程分析

第一流程：查找类。修复未解决的future类。标记 bundle类。

流程代码

从编译后的类列表中取出所有类, 获取到的是一个 classref_t 类型指针
classref_t *classlist = _getObjc2ClassList(hi, &count);
遍历数组中会去除 OS_dispatch_queue_concurrent OS_xpc_object NSRunloop 等系统类, 例如 CFFoundation libdispatch 中的类, 以及自己创建的类.

通过readClass函数获取处理后的新类, 内部主要操作 ro 和 rw 结构体
初始化所有懒加载的类需要的内存空间，现在数据没有加载

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