简单来说，点击 Run 之后 App 进行编译、汇编、链接、代码签名以及启动执行等操作
一 编译
编译主要依靠编译器来完成一系列的操作
主要操作有
- 预处理
- 词法分析
- 语法分析
- 语义分析
- 生成中间代码
- 生成目标代码
- 优化目标代码
OS X 现在使用的编译器是 LLVM （Low Level Virtual Machine），在最初使用的是 GCC作为官方的编译器，但是由于下面的众多限制，apple 使用了自己的一套编译器
- GCC 原名为GNU C语言编译器，它原本只能处理 C语言，后来扩展了Objective-C、Java等语言，但是对于Objective-C的处理还是存在众多不便
- GCC 效率低下、性能不强
- 苹果开发自己的编译器，有利于开展自己的工具链，比如后期做 Swift、lldb 等
llvm 的基本架构
1 编译器
- 编译器前端（clang）
- 负责产生机器无关的中间代码
- 编译器后端
- 负责对中间代码进行优化并转化为目标机器代码
中间代码（IR：intermediate representation）也称为中间表示
- 通过中间代码为不同的语言针对诸多架构生成代码
2 预处理
- 处理源文件中以 #开头的预编译命令，比如#include等
3 词法分析
将输入分解为一个个独立的词法符号，也叫单词符号（token）
- 注释、宏、空格、换行等都不是单词
例子：
// 1 find a zero
float matchZero(char *s) {
}
//2 返回下列单词流
//大概了解即可，觉得背这些词法符号定义对目前 iOS 开发用处不大
FLOAT、ID(MATCHZERO)、LPAREN、CHAR、ID(S) 、RPAREN 4 语法分析
- 将符号化的字符串，转化抽象为能被计算机存储的树形结构（即抽象语法树（AST））
- 验证语法的正确性
- 例如：忘记带分号
- 只能完成语法层面的分析，无法判别整个语句的真正意义
- 比如类型不匹配就无法检查
5 语义分析
- 类型检查、以及符号表管理
6 生成中间代码
- 编译器前端
- 负责产生机器无关的中间代码
7 目标代码的生成与优化
编译器后端包括
- 代码生成器
- 代码生成器将中间代码转换为目标代码
- 代码优化器
- 代码优化器主要是进行一些优化，比如删除多余指令，选择合适寻址方式等
二 汇编
- 目标代码经过汇编器处理，变成机器上可以执行的指令。生成对应的.o文件
三 链接
- 链接器（这里指的是静态链接器）将多个目标文件合并为一个可执行文件
- 在 OS X 和 iOS中的可执行文件是 Mach-O
链接又分为静态链接和动态链接
- 静态链接
- 在编译链接期间，把目标文件和静态库一起链接形成可执行文件
- 静态库如果多个程序都用到了一个库，那么每个程序都要将其链接到可执行文件中，非常冗余
- 不方便升级，必须重新编译
- 动态链接
- 在运行时，把目标文件和动态库一起链接形成可执行文件
- 多个程序可以共享同一段代码，不需要在磁盘上存多份拷贝
- 增加启动时间，影响性能
- 因为动态链接发生在启动或运行时
- 方便升级
整个过程如下图
四 代码签名
- 应用构建（build）完成之后会自动调用命令行工具codesign 进行签名，形成一个可以在系统上跑起来的可执行程序
- 程序一旦签名，就没有办法更改其中的任何东西，包括资源文件，可执行文件等，iOS系统会检查这个签名
- 我们每次build之后，都会发现工程目录下多了一个.app文件
- 在 .app目录中，包含一个叫_CodeSignature的子目录 ，它是一个 plist文件
- 包含了程序的代码签名
- 包含了程序的代码签名
- 在 .app目录中，包含一个叫_CodeSignature的子目录 ，它是一个 plist文件
五 启动
- 其实在启动过程中，dyld（动态链接器） 起了很重要的作用，进行动态链接，进行符号和地址的一个绑定
dyld 主要在启动过程中主要做了以下事情：
- 加载所依赖的dylibs
- Fix-ups：Rebase修正地址偏移，因为 OS X和 iOS 搞了一个叫 ASLR的东西来做地址偏移（随机化）来避免收到攻击
- Fix-ups：Binding确定 Non-Lazy Pointer地址，进行符号地址绑定。
- ObjC runtime初始化：加载所有类
- Initializers：执行load 方法和_attribute_((constructor))修饰的函数
对于如何减少启动时间，今年的 WWDC 也有详细的阐述，可以在参考链接中找到相关的资料。
总结
编译 - 汇编 - 静态链接 - 签名 - 启动（动态链接等操作）- 跑起来了
参考链接
- 虎书
- 程序员的自我修养
- MDCC 2016 - 孙源（Sunnyxx）- clang 概述
- iDev 2016 - 孙源（Sunnyxx）- 把玩链接器
- 优化 App 的启动时间
- WWDC 2016 Session 406
名词解释
SPARC
- 全称为“可扩充处理器架构”（Scalable Processor ARChitecture），是RISC微处理器架构之一
MIPS(Million Instructions Per Second)：
- 单字长定点指令平均执行速度 Million Instructions Per Second的缩写，每秒处理的百万级的机器语言指令数。这是衡量CPU速度的一个指标
Pentium
- Pentium（奔腾）是英特尔第五代x86架构的微处理器