类的加载原理（上）

dyld链接image后如何加载到内存中？
objc_init分析
_dyld_objc_notify_register
- map_images——重点

引用链接 https://juejin.cn/post/6844903720665235464

dyld链接image后如何加载到内存中？

dyld -> images -> 内存 -> Person (方法、协议…)
images(macho) -> 地址 -> 表 -> 类 -> 初始化(rw - ro)

未命名文件 (4).jpg

objc_init分析

_objc_init 中注册回调_dyld_objc_notify_register之前，还有一些列初始化操作。

environ_init() 读取影响运行时的环境变量。如果需要，还可以打印环境变量帮助
tls_init() 关于线程key的绑定，比如：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()
runtime_init() runtime运行时环境初始化
exception_init() libobjc异常处理系统初始化
cache_t::init() 缓存条件初始化
_imp_implementationWithBlock_init() 启动回调机制。通常不会做什么，因为所有的初始化都是惰性的
_dyld_objc_notify_register(&map_images, load_images, unmap_image)
- _dyld_objc_notify_register — dyld 注册的地方
- 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镜像文件时使用，dyld将使用包含objc_image_info的镜像文件数组，回调 mapped 函数
- map_images: dyld将image镜像文件加载进内存时，会触发该函数
- load_images：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
  environ_init()
  建立CCPerson类

通过x/4gx 查看isa的内存地址
通过p/t 查看二进制地址，其末位是1，代表nonpointerIsa ```cpp CCPerson *p = [CCPerson alloc];

x/4gx p 0x108db8e90: 0x011d8001000083d1 0x0000000000000000 0x108db8ea0: 0x0000000108db8f70 0x0000000108db91b0

p/t 0x011d8001000083d1 (long) $1 = 0b0000000100011101100000000000000100000000000000001000001111010001


- **环境变量的全部配置指令，在终端输入**`**export OBJC_HELP=1**`
- 接着在`Scheme`中设置环境变量并勾选
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/21860440/1626137861272-14bcb912-c473-483a-9212-95b54522b3b7.png#clientId=ua9d5af68-836e-4&crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&from=paste&height=1008&id=u91d2ead5&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=1008&originWidth=1866&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=179781&status=done&style=none&taskId=u3d6c3dcf-6942-4e5f-93eb-d2604b16a70&title=&width=1866)
- 重新运行指令，x/4gx 和 p/t, 观察到其末位变为0，为非nonpointerIsa
```cpp
x/4gx p
0x108c74670: 0x00000001000083d0 0x0000000000000000
0x108c74680: 0x65766153534e5b2d 0x6573206c656e6150
p/t 0x00000001000083d0
(long) $1 = 0b0000000000000000000000000000000100000000000000001000001111010000

同理，在环境变量中勾选打印load_methods，可以将全部load方法打印出来

tls_init()

本地线程线程池的初始化和析构

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()

全局静态C++函数调用

libc calls _objc_init() before dyld would call our static constructors

_objc_init() 调用先于dyld中的调用

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

runtime_init()

runtime初始化两张表

allocatedClasses，已经被开辟过class的一张表

unattachedCategories，分类未链接表

void runtime_init(void)
{
  objc::unattachedCategories.init(32);
  objc::allocatedClasses.init();
}
void init(Ts &&... Args) {
  new (_storage) Type(std::forward<Ts>(Args)...);
}

exception_init()

异常捕获，程序底层有runloop循环执行，在发生异常时会捕获exceptions
如果上层对uncaught_handler进行了赋值，下了句柄，相对于底层对上层有了回调，因此可以在上层处理此异常，防止了崩溃

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

_dyld_objc_notify_register

&map_images，引用类型，指针传递，保证内外部变化同步，映射整个镜像文件，非常重要，一处发送错误，整个都会发生错乱
loadImages

未命名文件-2.jpg

map_images——重点

除了lookUpImpOrForward，第二个重点函数
将mach-o文件映射到内存中，map_images -> map_images_nolock -> _read_images ```cpp _read_images(hList, hCount, totalClasses, unoptimizedTotalClasses);

**_read_images主要做了哪些事情**
1. **条件控制进行一次的加载**
1. **修复预编译阶段的**[@selector(selector)](/selector)**混乱问题**
1. **错误混乱的类处理**
1. **修复重映射一些没有被镜像文件加载进来的类**
1. **修复一些消息**
1. **当我们的类里面有协议的时候readProtocol**
1. **修复没有被加载的协议**
1. **分类处理**
1. **类的加载处理**
1. **没有被处理的类，优化那些被侵犯的类**
<a name="NjdfJ"></a>
#### 条件控制进行一次的加载
- initializeTaggedPointerObfuscator小对象数据类型，进行混淆
- cache的imp & mask 出现过类似的混淆
```cpp
static void initializeTaggedPointerObfuscator(void)
{
    if (!DisableTaggedPointerObfuscation) {
        // Pull random data into the variable, then shift away all non-payload bits.
        arc4random_buf(&objc_debug_taggedpointer_obfuscator,
                       sizeof(objc_debug_taggedpointer_obfuscator));
        objc_debug_taggedpointer_obfuscator &= ~_OBJC_TAG_MASK;
#if OBJC_SPLIT_TAGGED_POINTERS
        // The obfuscator doesn't apply to any of the extended tag mask or the no-obfuscation bit.
        objc_debug_taggedpointer_obfuscator &= ~(_OBJC_TAG_EXT_MASK | _OBJC_TAG_NO_OBFUSCATION_MASK);
        // Shuffle the first seven entries of the tag permutator.
        int max = 7;
        for (int i = max - 1; i >= 0; i--) {
            int target = arc4random_uniform(i + 1);
            swap(objc_debug_tag60_permutations[i],
                 objc_debug_tag60_permutations[target]);
        }
#endif
    } else {
        // Set the obfuscator to zero for apps linked against older SDKs,
        // in case they're relying on the tagged pointer representation.
        objc_debug_taggedpointer_obfuscator = 0;
    }
}

表的创建 — 容量表

namedClassesSize总容量 = totalClasses 4 / 3 , 例如 totalClasses = 8时，开辟空间 x = (totalClasses 4 / 3) * 3/4时进行扩容
NXCreateMapTable根据容量创建表-总表
- gdb_objc_realized_classes总表（不在dyld的缓存中，无论是否被实现过）
- 对比上述runtime创建allocatedClasses表，代表所有类被实现的表
```
int namedClassesSize = 
       (isPreoptimized() ? unoptimizedTotalClasses : totalClasses) * 4 / 3;
gdb_objc_realized_classes =
       NXCreateMapTable(NXStrValueMapPrototype, namedClassesSize);
```
  修复预编译阶段的selector混乱问题
相对位置修复，mach-o文件和dyld中的sel名字相同，其地址可能不同，所以进行局部修复
在llvm就加载了sel， sel = 名字 + 地址

错误混乱的类处理

resolvedFutureClasses处理未被加载的类，部分类被删除时混乱，还存在内存中

resolvedFutureClasses = (Class *)
                  realloc(resolvedFutureClasses, 
                          (resolvedFutureClassCount+1) * sizeof(Class));
resolvedFutureClasses[resolvedFutureClassCount++] = newCls;

核心重点readClass

readClass传入cls，所以这里我们可以打印观察读取的类
readClass对类做了处理，在mach-o中，class都是符号，得出结果则是NSStackBlock这种处理过的类 ```cpp Class newCls = readClass(cls, headerIsBundle, headerIsPreoptimized);

printf(“%s -CC: 要研究的: - %s\n”,func,cls->nonlazyMangledName()); ```

这里是先加载系统类，再加载我们创建的类

将类加载到hashMap和表中，这里还未涉及class_rw、class_ro操作

addNamedClass(Class cls, constchar *name, Class replacing = nil) -> NXMapInsert(gdb_objc_realized_classes, name, cls)，name和cls（地址）以key、value形式存储在hash表中
ro、rw相关处理都与realizeClassWithoutSwift（cls， ni）相关

转类的加载原理（中）