1. 概念

  • 库文件格式：

. a 、.dylib 、 .framework 、 .xcframework

  • 什么是库

一段 编译好的二进制代码 ， 加上头文件 就可以供别人使用

  • 什么时候用到库

代码提供给别使用，但 不希望别人看到具体实现的源码 ，就可以封装成库，只暴露头文件
对某些 不会进行大的改动的代码 ，想 减少编译的时间 ，库是编译好的二进制，只要 链接 ，不占用编译时间

  • 库在使用的时候需要链接(Link)，链接的方式有两种: 静态链接 ， 动态链接
  • 什么是静态库： header + .a +签名+资源文件 `

静态库： 静态链接库 ，可看成是 一组目标文件的集合
Windows下的 .lib
Linux下的 .a
Mac下的 .a 、 .framework
静态库的某个目标文件中的代码没有在项目中引用，那么就不会链接到项目的Mach-o文件内。静态库默认仅将用到的文件链接进去， 以类文件为最小链接单位
静态库的缺点： 浪费内存和磁盘空间，模块更新困难

  • 什么是动态库： header + .dylib + 签名 + 资源文件

动态库在编译时不会拷贝到目标程序中，目标程序中只存储指向动态库的引用。等到运行时，动态库才会被真正加载进来，格式有： .framework 、 .dylib 、 .tdb
缺点： 会导致一些性能损失，但可优化，比如延迟绑定(Lazy Binding)技术

  • 什么是tdb(text-based stub libraries)格式

本质上就是 一个YAML描述的文本文件
作用： 记录动态库的一些信息 ，包括导出的符号、动态库的架构信息、动态库的依赖信息。用于 避免在真机开发过程中直接使用传统的dylib
对于真机来说，由于动态库都是在设备上，在Xcode上使用基于tdb格式的伪framework可以大大减小Xcode的大小

  • Framework

Mac OS/iOS平台可以使用Framework，Framework是一种打包方式，将库的二进制文件，头文件和有关的资源文件打包到一起，方便管理和分发
Framework和系统的UIKit.framework的区别：
系统的Framework不需要拷贝到目标程序中，我们自己的Framework虽是动态库，最后还是要拷贝到APP中。因此苹果把自己定义的framework成为 Embedded Framework

  • XCFramework:是苹果官方推荐的，支持的，可以更方便的表示一个多个平台架构的分发二进制的格式。需要Xcode11以上支持。是为更好的支持Mac Catalyst和ARM芯片的macOS。专门在2019年提出的Framework的另一种先进格式。
  • 不同平台的架构

ios/ipad:ARM64
ios/iPad Simulator: x86_64, arm64(M1的电脑)
Mac Catalyst:x86_64, arm64(M1的电脑)
Mac: x86_64, arm64(M1的电脑)

  • Embedded Framework

开发中使用的动态库会被放入到 ipa下的Framework目录下 ，基于沙盒运行。
不同的APP使用相同的动态库，并不会只在系统中存在一份，而是会在多个APP中各自打包、签名、加载一份

  • Mach-o File Format

一个Mach-o文件有两部分组成：header和data
header：包含三种类型。Macho header 、 segment、 sections。

  • segment(segement commands):指定操作系统应该是 将Segments加载到内存中的什么位置 ，以及为该 Segments分配多少字节数 。还指定文件中的 哪些字节属于该Segments ,以及文件 包含多少sections .Mac上始终是4096字节或者4KB的倍数，其中4096字节是最小大小。iOS上是8KB。Segments名称的约定是使用全大写字母，后跟双下划线（eg:__TEXT).
  • sections 描述了对应的二进制信息 ,所有sections都在每个segment之后一个接一个地描述。sections里面 定义其名称 ，在 内存中的地址、大小 ，文件中 section数据的偏移量 和 segment名称 。Section的名称约定是使用全小写字母，再加上双下划线(eg:__text).
  • Mach header属于header的一部分，它包含了整个文件的信息和segment信息

image.png

打印Mach header : otool -h

打印text segment，text section otool -t

TEXT段：只读区域，包含可执行代码和常量数据
DATA段：读/写，包含初始化和未初始化数据和一些动态链接专属数据

  • 工作区间 ： workspace
    • 可重用性。多个模块可以在多个项目中使用，节约开发时间和维护时间
    • 节约测试时间。单独模块意味着每个模块中都可以添加测试功能
    • 更好的立即模块化思想。
  • 查看命令帮助 ```bash //方式一： man nm

//方式二： nm —help

//搜索 -p /-p

//跳到下一个匹配项 n

//跳到上一个匹配项 N

//退出 q

  1. > 在同一文件中定义两个全局符号，一个赋值初始值，另一个不赋值初始化，不会报错：（在编译过程中，未定义的全局符号，找到同名的全局符号后，会删除未定义的全局符号。在链接过程中，未定的全局符号会强制为已定义的全局符号），
  4. 查看文件的具体格式
  5. ```bash
  6. file <file-path>

2. 手动命令链接静态库 test.m —> test.o 导入头文件AFNetworking

静态库是 .o文件的合集

用ar命令查看静态库中的目标文件

  1. //ar 压缩目标文件，并对其进行编号和索引，形成静态库。同时也可以解压缩静态库，查看有哪些目标文件：
  2. // -r: 向a.a添加or替换文件
  3. // -c: 不输出任何信息
  4. // -t: 列出包含的目标文件
  5.  ar -t libAFNetworking.a

image.png

1) 需要编译链接的源文件 test.m

  1. #import <Foundation/Foundation.h>
  2. #import <AFNetworking.h>
  4. int main(){
  5.     AFHTTPSessionManager *manager = [AFHTTPSessionManager manager];
  6.     NSLog(@"testApp----%@", manager);
  7.     return 0;
  8. }

2）查看clang命令 man clang

image.png

clang 是汇编器+链接器

clang命令参数：
-x: 指定编译文件语言类型
-g: 生成调试信息
-c: 生成目标文件，只运行preprocess，compile，assemble，不链接
-o: 输出文件
-isysroot: 使用的SDK路径
1. -I 在指定目录寻找头文件 header search path
2. -L

指定库文件路径（.a.dylib库文件） library search path
3. -l 指定链接的库文件名称（.a.dylib库文件）other link flags -lAFNetworking
-F 在指定目录寻找framework framework search path
-framework 指定链接的framework名称 other link flags -framework AFNetworking

3) 静态库是.o文件的合集

image.png

  1. clang -x objective-c \
  2. -target x86_64-apple-macos10.15 \
  3. -fobjc-arc \
  4. -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk \
  5. -c TestExample.m -o TestExample.o

TestExample.o 重命名 libTestExample.dylib -> libTestExample

老系统TestExample.o直接改成libTestExample.a

  1. //libTestExample.dylib: Mach-O 64-bit object x86_64
  2. file libTestExample.dylib
  4. //libTestExample.a: Mach-O 64-bit object x86_64
  5. file libTestExample.a


4) 编译test.m生成目标文件 test.o，test.o链接 链接libTestExample生成可执行文件

  • 目录结构：

image.png

  • test.m源码 ```objectivec

    import

    import “TestExample.h”

int main(){ NSLog(@”testApp——“); TestExample *manager = [TestExample new]; [manager lg_test: nil]; return 0; }

  2. - 编译test.m 生成目标文件 test.o
  4. /**<br />    将test.m编译成test.o:<br />    1. 使用OC<br />    2. 生成的是X86_64_macOS架构的代码<br />        Big Sur是：x86_64-apple-macos10.15，之前是：x86_64-apple-macos10.15<br />    3. 使用ARC<br />    4. 使用的SDK的路径在：<br />        Big Sur是：/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.1.sdk<br />        之前是：/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX10.15.sdk<br />    5. 用到的其他库的头文件地址在./Frameworks<br /> */
  5. ```bash
  6. clang -x objective-c \
  7. -target x86_64-apple-macos10.15 \
  8. -fobjc-arc \
  9. -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk \
  10. -I./StaticLibrary \
  11. -c test.m -o test.o
  • otool -l test.o

image.png

  • test.o链接libTestExample.a生成test可执行文件

    -L./StaticLibrary 在当前目录的子目录StaticLibrary查找需要的库文件
    -lTestExample 链接的名称为libTestExample/TestExample的动态库或者静态库
    查找规则：先找lib+的动态库，找不到，再去找lib+的静态库，还找不到，就报错
    */

    1. clang -target x86_64-apple-macos10.15 \
    2. -fobjc-arc \
    3. -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk \
    4. -L./StaticLibrary \
    5. -lTestExample \
    6. test.o -o test

  • 终端输入lldb 进入lldb

file ： 将文件包装成一个target
r ： 运行
image.png

  • 整个过程用脚本实现build.sh ```bash LANGUAGE=objective-c TAREGT=x86_64-apple-macos10.15 SYSROOT=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk

FILE_NAME=test STATICLIBRARY=TestExample HEAD_PATH=./StaticLibrary LIBRARY_PATH=./StaticLibrary

echo “——————-编译test.m to test.o—————————“ clang -x $LANGUAGE \ -target $TAREGT \ -fobjc-arc \ -isysroot $SYSROOT \ -I${HEAD_PATH} \ -c ${FILE_NAME}.m -o ${FILE_NAME}.o

echo “——————-进入到StaticLibrary目录—————————“ pushd ${HEAD_PATH} echo “——————-编译TestExample.m to TestExample.o—————————“ clang -x $LANGUAGE \ -target $TAREGT \ -fobjc-arc \ -isysroot $SYSROOT \ -c ${STATICLIBRARY}.m -o ${STATICLIBRARY}.o echo “——————-退出StaticLibrary目录—————————“

popd

echo “——————-test.o链接libTestExample.a to test EXEC—————————“ clang -target $TAREGT \ -fobjc-arc \ -isysroot $SYSROOT \ -L${LIBRARY_PATH} \ -l${STATICLIBRARY} \ $FILE_NAME.o -o $FILE_NAME

  2. - 执行权限修改
  4. ![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/1994311/1611244419953-04f467c1-8ea7-4169-b021-13493d4658de.png#align=left&display=inline&height=104&originHeight=208&originWidth=1446&size=387728&status=done&style=none&width=723)
  5. ```bash
  6. man objdump

image.png
查看mach header

  1. objdump --macho --private-header libTestExample.a

image.png

5) 静态库合并(两个.a文件合并为一个.a文件）

man libtool
image.png文档目录结构
image.png
ar`压缩目标文件，并对其进行编号和索引，形成静态库。同时也可以解压缩静态库，查看有哪些目标文件：
ar -rc a.a a.o
-r: 向a.a添加or替换文件
-c: 不输出任何信息
-t: 列出包含的目标文件

  1. ar -rc libAFNetworking.a libSDWebImage.a

⚠️ mudule 预先把.h文件编译，缓存到目录中，多处导入同一个文件时，直接拿过来用

6) Auto-link

。启用这个特性后，当我们 import <模块> ，不需要我们再去往链接器去配置链接参数。比如 import <framework> 我们在代码里使用这个是framework格式的库文件，那么在生成目标文件时，会自动在目标文件的 Mach-O 中，插入一个 load command 格式是 LC_LINKER_OPTION ，存储这样一个链接器参数 -framework <framework> 。
image.png

7) swiftc编译

swiftc —help —-> swiftc —help | grep — ‘-D’
image.png

8) 手动链接framework

  1. -I 在指定目录寻找头文件 header search path
    2. -L 指定库文件路径（.a.dylib库文件） library search path
    3. -l 指定链接的库文件名称（.a.dylib库文件）other link flags -lAFNetworking
    -F 在指定目录及子目录寻找framework framework search path
    -framework 指定链接的framework名称 other link flags -framework AFNetworking
    查找规则：先找TestExample.framework的动态库，找不到，再去找TestExample.framework的静态库，还找不到，就报错
  • 查看结构：：

image.png

  • test.m-> test.o

test.m

  1. #import <Foundation/Foundation.h>
  2. #import "TestExample.h"
  4. int main(){
  5.     NSLog(@"testApp----");
  6.     TestExample *manager = [TestExample new];
  7.     [manager lg_test: nil];
  8.     return 0;
  9. }

编译test.m生成目标文件test.o

  1. clang -x objective-c -fmodules \
  2. -target x86_64-apple-macos10.15 \
  3. -fobjc-arc \
  4. -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk \
  5. -I./Frameworks/TestExample.framework/Headers \
  6. -c test.m -o test.o
  • test.o链接TestExample.framework生成test可执行文件
    1. clang -target x86_64-apple-macos10.15 \
    2. -fobjc-arc \
    3. -isysroot /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk \
    4. -F./Frameworks \
    5. -framework TestExample \
    6. test.o -o test

9) dead code strip

  • 针对链接静态库时，进行死代码删除的可选参数：-all_load，-noall_load, -Objc, -force_load<file>
  • 链接过程，链接器给我们提供的优化方式 Dead Code Stripping

截屏2021-03-02 下午7.21.32.png
在LGStaticFramework.framework中提供接口- (void)lg_test;
- (void)lg_test调用其分类的方法，实现如下：

  1. - (void)lg_test {
  2.     // dead_strip
  3.     [self lg_test_category];
  4. }

会产生问题： 分类，在运行时创建 在链接过程中，发现分类没使用，就好将分类干掉

LGStaticFramework.framework的源码放入工程一同进行编译：

  • LGStaticFramework.framework源码工程创建工作区

File -> Save as worksapace ->输入工作区名称TestStaticFrameworkimage.png

  • Add Files to “LGStaticFramework”—>添加LLGApp.xcodeproj工程

image.png

  • 添加后LGApp为红色，需要关闭工程，打开TestStaticFramework.xcworkspace

image.png

  • 将静态库Embed到LGApp工程中

image.png

  • 编译报错—> 原因静态库在编译链接时，链接器默认是 -noall_load，没有适用的符号不会加载进来

image.png

查看代码段TEXTtext objdump —macho -d test

解决方式一：
image.png

解决方式二：
image.png

解决方式三：
image.png

⚠️ 以上三种方式，只适用控制链接器去链接静态库时，进行死代码删除的选项 Build Setting中的dead code stripping是在源码编译链接过程中的链接器给我们的一种优化方式，死代码删除

  • test.m 源码 ```objectivec

    import

    import “TestExample.h”

    // 全局 void global_function() {

} int main(){ global_function(); NSLog(@”testApp——“); // TestExample *manager = [TestExample new]; // [manager lg_test: nil]; return 0; }

// 本地 static void static_function() {

}

  2. - 脚本源码 build.sh
  3. ```bash
  5. SYSROOT=/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/MacOSX.platform/Developer/SDKs/MacOSX11.0.sdk
  6. FILE_NAME=test
  7. HEADER_SEARCH_PATH=./StaticLibrary
  9. echo "-----开始编译test.m"
  10. clang -x objective-c \
  11. -target x86_64-apple-macos10.15 \
  12. -fobjc-arc \
  13. -isysroot $SYSROOT \
  14. -I${HEADER_SEARCH_PATH} \
  15. -c ${FILE_NAME}.m -o ${FILE_NAME}.o
  17. echo "-----开始进入StaticLibrary"
  18. pushd ./StaticLibrary
  20. clang -x objective-c \
  21. -target x86_64-apple-macos10.15 \
  22. -fobjc-arc \
  23. -isysroot $SYSROOT \
  24. -c TestExample.m -o TestExample.o
  26. ar -rc libTestExample.a TestExample.o
  27. echo "-----开始退出StaticLibrary"
  28. popd
  30. echo "-----开始test.o to test EXEC"
  31. clang -target x86_64-apple-macos10.15 \
  32. -fobjc-arc \
  33. -isysroot $SYSROOT \
  34. -L./StaticLibrary \
  35. -lTestExample \
  36. ${FILE_NAME}.o -o ${FILE_NAME}

  • 执行脚本后，查看代码段

    1. objdump --macho -d test

    image.png
    没有静态库中的lg_test的符号,原因：链接静态库，链接器默认是 -noall_load ,没有使用静态库，静态库中的代码不会存放到可执行文件中

  • 给链接器传参数 -Xlinker -all_load -Xlinker -why_live -Xlinker _global_function ,重新编译后查看符号 objdump --macho -syms test

image.png

  • 给链接器传参数 -Xlinker -dead_strip

-dead_strip 作用是没有被入口点或导出符号用到的函数和代码会被删除
image.png
当全局符号没有被入口点使用时，会被编译器的-dead_strip干掉，test可执行文件中不会含有该符号
image.png
只有被入口点使用或者导出符号使用到，才不会被-dead_strip干掉
image.png

10) .o +.o -> .o

把所有的.o合并成一个大的.o之后，然后再进行链接
链接时的优化 Link-Time Optimization
image.png

11).o 使用 .a静态库

在链接静态库时，默认是-noall_load会将没有使用的静态库代码干掉后再组合成.o，我们可以通过设置链接器参数 -Xlinker -all_load或者-Xlinker -force_load [静态库路径】保留静态库中所有符号，OC编码的静态库中还可以使用-ObjC来保留静态库中的符号(因为OC是动态语言，在运行时才确定是否调用，所以编译器不敢在编译阶段就将符号干掉）