一、介绍
在 MacOS 和 iOS 上，可执行程序的启动依赖于 xnu 内核进程运作和动态链接加载器 dyld。
dyld 全称 the dynamic link editor，即动态链接器，其本质是 Mach-O 文件，是专门用来加载动态库的库。
源码下载地址：https://opensource.apple.com/tarballs/dyld/
当点击 App 的时候，系统在内核态完成一些必要配置，从 App 的 MachO 文件解析出 dyld 的地址，这里会记录在 MachO 的 LC_LOAD_DYLINKER 命令中，内容参考如下：
cmd LC_LOAD_DYLINKER
cmdsize 28
name /usr/lib/dyld (offset 12)
Load command 8
cmd LC_UUID
cmdsize 24
uuid DF0F9B2D-A4D7-37D0-BC6B-DB0297766CE8
Load command 9
cmd LC_VERSION_MIN_IPHONEOS
dyld 位于 /usr/lib/dyld，可以从越狱机或者 mac 电脑中找到。以 mac 为例，终端执行命令：
$ cd /usr/lib
$ file dyld
dyld 是 Mach-O 类型的通用二进制文件，支持 x86_64 和 i386 两种架构。iPhone 真机对应的 dyld 支持的为 arm 系列架构。
在 xnu 内核为程序启动做好准备后，执行由内核态切换到用户态，由 dyld 完成后面的加载工作：dyld 会将 App 依赖的动态库和 App 文件加载到内存以后执行，动态库不是可执行文件，无法独自执行。
二、otool
otool 是专门用来查看 Mach-O 类型文件的工具
Mac OS X 下二进制可执行文件的动态链接库是 dylib 文件。
dylib 也就是 bsd 风格的动态库。基本可以认为等价于 windows 的 dll 和 linux 的so。mac 基于 bsd，所以也使用的是 dylib。
Linux 下用 ldd 查看，苹果系统用 otool。
2.1 查看 otool 地址
电脑已安装 Xcode。终端输入：
$ otool
Usage: /Applications/Xcode10.1.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin/otool [-arch arch_type] [-fahlLDtdorSTMRIHGvVcXmqQjCP] [-mcpu=arg] [--version] <object file> ...
-f print the fat headers
-a print the archive header
-h print the mach header
-l print the load commands
-L print shared libraries used
-D print shared library id name
-t print the text section (disassemble with -v)
-p <routine name> start dissassemble from routine name
-s <segname> <sectname> print contents of section
-d print the data section
-o print the Objective-C segment
-r print the relocation entries
-S print the table of contents of a library (obsolete)
-T print the table of contents of a dynamic shared library (obsolete)
-M print the module table of a dynamic shared library (obsolete)
-R print the reference table of a dynamic shared library (obsolete)
-I print the indirect symbol table
-H print the two-level hints table (obsolete)
-G print the data in code table
-v print verbosely (symbolically) when possible
-V print disassembled operands symbolically
-c print argument strings of a core file
-X print no leading addresses or headers
-m don't use archive(member) syntax
-B force Thumb disassembly (ARM objects only)
-q use llvm's disassembler (the default)
-Q use otool(1)'s disassembler
-mcpu=arg use `arg' as the cpu for disassembly
-j print opcode bytes
-P print the info plist section as strings
-C print linker optimization hints
--version print the version of /Applications/Xcode10.1.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin/otool
由上可知 otool 的地址：/Applications/Xcode10.1.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin/otool
进入地址发现 otool 文件是一个替身（软连接）。
查看 otool 指向的软连接地址：
$ cd /Applications/Xcode10.1.app/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolchain/usr/bin/
$
$ ls -l
total 223352
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 33920 10 20 2018 ar
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 28000 10 20 2018 as
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 18176 10 20 2018 asa
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 212208 10 20 2018 bison
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 150048 10 20 2018 bitcode_strip
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 5 11 22 2018 c++ -> clang
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 23152 10 20 2018 c89
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 23248 10 20 2018 c99
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 5 11 22 2018 cc -> clang
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 78705232 10 20 2018 clang
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 5 11 22 2018 clang++ -> clang
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 120064 10 20 2018 cmpdylib
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 145872 10 20 2018 codesign_allocate
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 17 11 22 2018 codesign_allocate-p -> codesign_allocate
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 4937600 10 20 2018 coremlcompiler
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 3344 9 26 2018 cpp
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 27712 10 20 2018 ctags
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 145824 10 20 2018 ctf_insert
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 13 11 22 2018 dsymutil -> llvm-dsymutil
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 1006032 10 20 2018 dwarfdump
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 219088 10 20 2018 dyldinfo
-rwxr-xr-x 2 cykj staff 569056 10 20 2018 flex
-rwxr-xr-x 2 cykj staff 569056 10 20 2018 flex++
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 8 11 22 2018 gcov -> llvm-cov
-rwxr-xr-x 2 cykj staff 142336 10 20 2018 gm4
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 90960 10 20 2018 gperf
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 65520 10 20 2018 indent
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 136784 10 20 2018 install_name_tool
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 2480704 10 20 2018 ld
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 230 9 26 2018 lex
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 154592 10 20 2018 libtool
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 66000 10 20 2018 lipo
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 3320816 10 20 2018 llvm-cov
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 29723968 10 20 2018 llvm-dsymutil
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 10591472 10 20 2018 llvm-nm
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 11899296 10 20 2018 llvm-objdump
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 32672 10 20 2018 llvm-otool
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 1272096 10 20 2018 llvm-profdata
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 2873440 10 20 2018 llvm-size
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 3567 9 26 2018 lorder
-rwxr-xr-x 2 cykj staff 142336 10 20 2018 m4
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24800 10 20 2018 metal
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24768 10 20 2018 metal-ar
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24768 10 20 2018 metal-as
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24768 10 20 2018 metal-link
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24768 10 20 2018 metal-opt
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 24768 10 20 2018 metallib
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 7604 9 26 2018 mig
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 7 11 22 2018 nm -> llvm-nm
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 132896 10 20 2018 nm-classic
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 162720 10 20 2018 nmedit
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 12 11 22 2018 objdump -> llvm-objdump
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 10 11 22 2018 otool -> llvm-otool
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 648720 10 20 2018 otool-classic
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 132784 10 20 2018 pagestuff
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 7 11 22 2018 ranlib -> libtool
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 59344 10 20 2018 rebase
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 204960 10 20 2018 redo_prebinding
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 73664 10 20 2018 rpcgen
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 48864 10 20 2018 segedit
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 9 11 22 2018 size -> llvm-size
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 120080 10 20 2018 size-classic
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 120400 10 20 2018 strings
-r-xr-xr-x 1 cykj staff 189568 10 20 2018 strip
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 87671328 10 20 2018 swift
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 5 11 22 2018 swift-autolink-extract -> swift
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 5031520 10 20 2018 swift-build
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 384480 10 20 2018 swift-build-tool
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 461136 10 20 2018 swift-demangle
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 5031552 10 20 2018 swift-package
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 5031472 10 20 2018 swift-run
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 53024 10 20 2018 swift-stdlib-tool
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 5031504 10 20 2018 swift-test
lrwxr-xr-x 1 cykj staff 5 11 22 2018 swiftc -> swift
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 12042320 10 20 2018 tapi
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 32592 10 20 2018 unifdef
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 2946 9 26 2018 unifdefall
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 59776 10 20 2018 unwinddump
-rwxr-xr-x 1 cykj staff 135 9 26 2018 yacc
可以看到 otool 指向 llvm-otool，而 llvm-otool 和 otool 在同一个目录中。
另外，还可以发现，这个文件夹下面还有很多有用的文件，如 lipo。
2.2 otool -L
查看动态链接库
终端执行命令：
$ cd /Users/cykj/Library/Developer/Xcode/DerivedData/Demo-fpfdxjbemnwnqcfjimbqpbzpnpem/Build/Products/Debug-iphonesimulator/Demo.app/
$
$ otool -L Demo
Demo:
/System/Library/Frameworks/Foundation.framework/Foundation (compatibility version 300.0.0, current version 1560.10.0)
/usr/lib/libobjc.A.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 228.0.0)
/usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1252.200.5)
/System/Library/Frameworks/CoreFoundation.framework/CoreFoundation (compatibility version 150.0.0, current version 1560.10.0)
/System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit (compatibility version 1.0.0, current version 61000.0.0)
查看动态库的依赖库：
$ otool -L /usr/lib/system/libdispatch.dylib
/usr/lib/system/libdispatch.dylib:
/usr/lib/system/libdispatch.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 913.60.3)
/usr/lib/system/libdyld.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 551.4.0)
/usr/lib/system/libcompiler_rt.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 62.0.0)
/usr/lib/system/libsystem_kernel.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 4570.71.8)
/usr/lib/system/libsystem_platform.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 161.50.1)
/usr/lib/system/libsystem_pthread.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 301.50.1)
/usr/lib/system/libsystem_malloc.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 140.50.6)
/usr/lib/system/libsystem_c.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1244.50.9)
/usr/lib/system/libsystem_blocks.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 67.0.0)
/usr/lib/system/libunwind.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 35.3.0)
/usr/lib/libobjc.A.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 228.0.0)
2.3 otool -ov
显示 Objective-C 类结构及其定义的方法。
终端执行命令：
$ otool -ov Demo
Demo:
Contents of (__DATA,__objc_classlist) section
00000001000041f0 0x100005080 _OBJC_CLASS_$_HookTool
isa 0x1000050a8 _OBJC_METACLASS_$_HookTool
superclass 0x0 _OBJC_CLASS_$_NSObject
cache 0x0 __objc_empty_cache
vtable 0x0
data 0x100004328 (struct class_ro_t *)
flags 0x80
instanceStart 8
instanceSize 8
reserved 0x0
ivarLayout 0x0
name 0x100003555 HookTool
baseMethods 0x1000042f0 (struct method_list_t *)
entsize 24
count 2
name 0x1000028b3 swizzle_decodeObjectForKey:
types 0x1000035c4 @24@0:8@16
imp 0x1000015f0 -[HookTool swizzle_decodeObjectForKey:]
name 0x100002914 swizzle_button_initWithCoder:
types 0x1000035c4 @24@0:8@16
imp 0x1000017c0 -[HookTool swizzle_button_initWithCoder:]
baseProtocols 0x0
ivars 0x0
weakIvarLayout 0x0
baseProperties 0x0
Meta Class
...
2.4 otool -tV [Mach-O]
查看 ARM 汇编码
$ otool -tV Demo
Demo:
(__TEXT,__text) section
+[HookTool load]:
0000000100001400 pushq %rbp
0000000100001401 movq %rsp, %rbp
0000000100001404 subq $0x40, %rsp
0000000100001408 movl $0x2, %eax
000000010000140d movl %eax, %edx
000000010000140f movq %rdi, -0x8(%rbp)
0000000100001413 movq %rsi, -0x10(%rbp)
0000000100001417 movq 0x3c1a(%rip), %rsi ## Objc class ref: _OBJC_CLASS_$_NSMutableArray
000000010000141e movq 0x3b33(%rip), %rdi ## Objc selector ref: arrayWithCapacity:
0000000100001425 movq %rdi, -0x20(%rbp)
0000000100001429 movq %rsi, %rdi
000000010000142c movq -0x20(%rbp), %rsi
0000000100001430 callq *0x2bf2(%rip) ## Objc message: +[NSMutableArray arrayWithCapacity:]
0000000100001436 movq %rax, %rdi
0000000100001439 callq 0x10000265a ## symbol stub for: _objc_retainAutoreleasedReturnValue
000000010000143e movq __imageViewImageArray(%rip), %rdx
0000000100001445 movq %rax, __imageViewImageArray(%rip)
000000010000144c movq %rdx, %rdi
000000010000144f callq *0x2bdb(%rip) ## literal pool symbol address: _objc_release
0000000100001455 leaq 0x2cb4(%rip), %rax ## Objc cfstring ref: @"emaNecruoseRIU"
000000010000145c movq 0x3bdd(%rip), %rdx ## Objc class ref: HookTool
0000000100001463 movq 0x3af6(%rip), %rsi ## Objc selector ref: stringByReversed:
000000010000146a movq %rdx, %rdi
...
2.5 otool -h [Mach-O]
查看 Mach-O 头结构等
$ otool -h Demo
Mach header
magic cputype cpusubtype caps filetype ncmds sizeofcmds flags
0xfeedfacf 16777223 3 0x00 2 21 3272 0x00200085
一个 Mach-O 的文件头结构为：
各字段的含义，可参看 /usr/include/mach-o/loader.h。
2.6 otool -l [Mach-O] | grep crypt1
查看 ipa 包是否加壳
$ otool -l Demo | grep crypt1
$
没有进行过加壳处理。
cryptoff 16384
cryptsize 6651904
cryptid 0
cryptoff 16384
cryptsize 6553600
cryptid 0123456
cryptid 代表是否加壳，1 - 加壳，0 - 已脱壳。
上面打印了两遍，其实代表着该可执行文件支持两种架构 armv7 和 arm64。
Mach-O 文件可以用 GUI 图形软件 MachOView 更加直观的查看相关信息。
三、dyld加载
动态库链接、load 方法执行都是在 main 函数执行之前的。
如图所示进行操作：
由上可知，load 的加载是从 __dyld_start 这个函数开始的。
3.1 __dyld_start
系统内核在加载动态库前，会加载 dyld，然后调用去执行 __dyld_start（汇编语言实现）。该函数会执行 dyldbootstrap::start()，后者会执行 _main()函数，dyld 的加载动态库的代码就是从_main()开始执行的。这里可以查看 dyldStartup.s的部分内容（以x86_x64架构做参考)，其中标出了 _dyld_start() 与 dyldbootstrap 的 start 方法。
#if __x86_64__
#if !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
.data
.align 3
__dyld_start_static:
.quad __dyld_start
#endif
#if !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
.text
.align 2,0x90
.globl __dyld_start
__dyld_start:
popq %rdi # param1 = mh of app
pushq $0 # push a zero for debugger end of frames marker
movq %rsp,%rbp # pointer to base of kernel frame
andq $-16,%rsp # force SSE alignment
subq $16,%rsp # room for local variables
# call dyldbootstrap::start(app_mh, argc, argv, slide, dyld_mh, &startGlue)
movl 8(%rbp),%esi # param2 = argc into %esi
leaq 16(%rbp),%rdx # param3 = &argv[0] into %rdx
movq __dyld_start_static(%rip), %r8
leaq __dyld_start(%rip), %rcx
subq %r8, %rcx # param4 = slide into %rcx
leaq ___dso_handle(%rip),%r8 # param5 = dyldsMachHeader
leaq -8(%rbp),%r9
call __ZN13dyldbootstrap5startEPK12macho_headeriPPKclS2_Pm
movq -8(%rbp),%rdi
cmpq $0,%rdi
jne Lnew
# clean up stack and jump to "start" in main executable
movq %rbp,%rsp # restore the unaligned stack pointer
addq $8,%rsp # remove the mh argument, and debugger end frame marker
movq $0,%rbp # restore ebp back to zero
jmp *%rax # jump to the entry point
# LC_MAIN case, set up stack for call to main()
3.2 dyldInitialization.cpp
__dyld_start 内部调用 dyldbootstrap::start，位于 dyldInitialization.cpp。
//
// This is code to bootstrap dyld. This work in normally done for a program by dyld and crt.
// In dyld we have to do this manually.
//
uintptr_t start(const struct macho_header* appsMachHeader, int argc, const char* argv[],
intptr_t slide, const struct macho_header* dyldsMachHeader,
uintptr_t* startGlue)
{
// if kernel had to slide dyld, we need to fix up load sensitive locations
// we have to do this before using any global variables
// ①、获取 dyld 对应的 slide
slide = slideOfMainExecutable(dyldsMachHeader);
bool shouldRebase = slide != 0;
#if __has_feature(ptrauth_calls)
shouldRebase = true;
#endif
if ( shouldRebase ) {
// ②、通过 slide 对 dyld 进行 rebase
rebaseDyld(dyldsMachHeader, slide);
}
// allow dyld to use mach messaging
// ③、mach 初始化
mach_init();
// kernel sets up env pointer to be just past end of agv array
const char** envp = &argv[argc+1];
// kernel sets up apple pointer to be just past end of envp array
const char** apple = envp;
// ④、栈溢出保护
while(*apple != NULL) { ++apple; }
++apple;
// set up random value for stack canary
__guard_setup(apple);
#if DYLD_INITIALIZER_SUPPORT
// run all C++ initializers inside dyld
runDyldInitializers(dyldsMachHeader, slide, argc, argv, envp, apple);
#endif
// now that we are done bootstrapping dyld, call dyld's main
// ⑤、获取应用的 slide（appsSlide）
uintptr_t appsSlide = slideOfMainExecutable(appsMachHeader);
// ⑥、调用 dyld 的 main 函数
return dyld::_main(appsMachHeader, appsSlide, argc, argv, envp, apple, startGlue);
}
3.3 slide、rebase
由于 apple 采用了 ASLR（Address space layout randomization）地址空间布局随机化技术。在 ASLR 技术出现之前，程序都是在固定的地址加载的，这样 hacker 可以知道程序里面某个函数的具体地址，植入某些恶意代码，修改函数的地址等，带来了很多的危险性。ASLR 就是为了解决这个的，程序每次启动后地址都会随机变化，这样程序里所有的代码地址都需要需要重新对进行计算修复才能正常访问。Mach-O 每次加载到内存中的首地址是变化的，此时想找到代码在内存中对应的地址需要重定位 rebase。rebase 要用到 slide 值：
//
// The kernel may have slid a Position Independent Executable
//
static uintptr_t slideOfMainExecutable(const struct macho_header* mh)
{
// Mach-O 文件中 load commands 数量
const uint32_t cmd_count = mh->ncmds;
// 偏移地址到 load commands 的首地址
const struct load_command* const cmds = (struct load_command*)(((char*)mh)+sizeof(macho_header));
const struct load_command* cmd = cmds;
for (uint32_t i = 0; i < cmd_count; ++i) {
// 选中 cmd = LC_SEGMENT_COMMAND
if ( cmd->cmd == LC_SEGMENT_COMMAND ) {
const struct macho_segment_command* segCmd = (struct macho_segment_command*)cmd;
// 实际对应 LC_SEGMENT_COMMAND(_TEXT)
if ( (segCmd->fileoff == 0) && (segCmd->filesize != 0)) {
// Mach-O 文件首地址 - LC_SEGMENT_COMMAND(_TEXT).vmaddr
return (uintptr_t)mh - segCmd->vmaddr;
}
}
// 偏移 command 指针
cmd = (const struct load_command*)(((char*)cmd)+cmd->cmdsize);
}
return 0;
}
应用本身的 Mach-O 及 dyld 采用的是 slideOfMainExecutable 的方式获取 slide。从上代码得知：side = Mach-O header 首地址 - Load Commands 中 __TEXT 段的 VM Address 的值。
intptr_t _dyld_get_image_slide(const mach_header* mh)
{
log_apis("_dyld_get_image_slide(%p)
", mh);
// 获取 Mach-O 文件加载对象
const MachOLoaded* mf = (MachOLoaded*)mh;
// 如果 mach 文件头没有 magic 值
if ( !mf->hasMachOMagic() )
return 0;
// 调用 MachOLoaded::getSlide() 方法
return mf->getSlide();
}
intptr_t _dyld_get_image_vmaddr_slide(uint32_t imageIndex)
{
log_apis("_dyld_get_image_vmaddr_slide(%d)
", imageIndex);
// 获取到 Mach-O 文件
const mach_header* mh = gAllImages.imageLoadAddressByIndex(imageIndex);
if ( mh != nullptr )
// 调用上面的方法
return dyld3::_dyld_get_image_slide(mh);
return 0;
}
intptr_t MachOLoaded::getSlide() const
{
// 诊断对象。
Diagnostics diag;
__block intptr_t slide = 0;
// 循环 load command
forEachLoadCommand(diag, ^(const load_command* cmd, bool& stop) {
// 64 位
if ( cmd->cmd == LC_SEGMENT_64 ) {
const segment_command_64* seg = (segment_command_64*)cmd;
// LC_SEGMENT_64(__TEXT)
if ( strcmp(seg->segname, "__TEXT") == 0 ) {
// mach-O 首地址 - LC_SEGMENT_64(__TEXT).vmaddr
slide = (uintptr_t)(((uint64_t)this) - seg->vmaddr);
stop = true;
}
}
// 32 位
else if ( cmd->cmd == LC_SEGMENT ) {
const segment_command* seg = (segment_command*)cmd;
// LC_SEGMENT(__TEXT)
if ( strcmp(seg->segname, "__TEXT") == 0 ) {
// mach-O 首地址 - LC_SEGMENT(__TEXT).vmaddr
slide = (uintptr_t)(((uint64_t)this) - seg->vmaddr);
stop = true;
}
}
});
diag.assertNoError(); // any malformations in the file should have been caught by earlier validate() call
return slide;
}
动态库加载采用的是 \_dyld\_get\_image\_vmaddr\_slide 的方式获取 slide。
简单验证一下，以应用 Mach-O 为例：
Load Commands __TEXT 段 VM Address 值。
VM Address 的地址为 4294967296（10进制）。
在 Demo 项目中 ViewController.m
viewDidLoad方法设置断点，触发后，在 lldb 执行image list
应用 Mach-O 的地址为 0x00000001004f8000（16进制）。
计算 viewDidLoad 在应用 Mach-O 文件中的地址，
symbol address = stack address - slide。
①、用 Mach-O 的 VM Address 减去对应虚拟地址，得到的 5210112（10进制）为 slide 值；
②、获取 viewDidLoad 函数在当前内存中的地址；
③、用 viewDidLoad 内存地址减去 slide 得到它在 Mach-O 中对应的虚拟地址；
④、将 10 进制转化为 16 进制。计算得到地址：0x00000001000022c0
在 Mach-O 文件中查看。
可以看到，通过计算得出的值 0x100001750 与 Mach-O 中看到的值一致。
当然，也可以通过命令行直接获取 slide 的值。
3.4 dyld::_main
对 ASLR 有了基本认知后，接着看看位于 dyld.cpp 中的 _main 干了什么。
3.4.1 设置运行环境
//
// Entry point for dyld. The kernel loads dyld and jumps to __dyld_start which
// sets up some registers and call this function.
//
// Returns address of main() in target program which __dyld_start jumps to
//
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
if (dyld3::kdebug_trace_dyld_enabled(DBG_DYLD_TIMING_LAUNCH_EXECUTABLE)) {
launchTraceID = dyld3::kdebug_trace_dyld_duration_start(DBG_DYLD_TIMING_LAUNCH_EXECUTABLE, (uint64_t)mainExecutableMH, 0, 0);
}
// Grab the cdHash of the main executable from the environment
uint8_t mainExecutableCDHashBuffer[20];
const uint8_t* mainExecutableCDHash = nullptr;
if ( hexToBytes(_simple_getenv(apple, "executable_cdhash"), 40, mainExecutableCDHashBuffer) )
// 获取主程序 hash
mainExecutableCDHash = mainExecutableCDHashBuffer;
// Trace dyld's load
// 告知 kernel，dyld 已加载
notifyKernelAboutImage((macho_header*)&__dso_handle, _simple_getenv(apple, "dyld_file"));
#if !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// Trace the main executable's load
// 告知 kernel，主程序 Mach-O 已加载
notifyKernelAboutImage(mainExecutableMH, _simple_getenv(apple, "executable_file"));
#endif
uintptr_t result = 0;
// 赋值参数。
// mach_header 类型结构体，表示当前 App 的 Mach-O头部信息。有了头部信息，加载器就可以从头开始，遍历整个 Mach-O 文件的信息。
sMainExecutableMachHeader = mainExecutableMH;
// long 类型数据，表示 ASLR 位移长度
sMainExecutableSlide = mainExecutableSlide;
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
// if this is host dyld, check to see if iOS simulator is being run
// 获取 dyld 路径
const char* rootPath = _simple_getenv(envp, "DYLD_ROOT_PATH");
if ( (rootPath != NULL) ) {
// look to see if simulator has its own dyld
char simDyldPath[PATH_MAX];
strlcpy(simDyldPath, rootPath, PATH_MAX);
strlcat(simDyldPath, "/usr/lib/dyld_sim", PATH_MAX);
// 打开 dyld_sim 路径
int fd = my_open(simDyldPath, O_RDONLY, 0);
// 成功
if ( fd != -1 ) {
// 如果是模拟器，并且正确加载`dyld_sim`，则直接返回主程序地址
const char* errMessage = useSimulatorDyld(fd, mainExecutableMH, simDyldPath, argc, argv, envp, apple, startGlue, &result);
if ( errMessage != NULL )
halt(errMessage);
return result;
}
}
#endif
CRSetCrashLogMessage("dyld: launch started");
// 设置一个全局链接上下文，包括一些回调函数、参数与标志设置信息，其中的 context 结构体实例、回调函数都是 dyld 自己的实现
setContext(mainExecutableMH, argc, argv, envp, apple);
// Pickup the pointer to the exec path.
// 获取主程序路径
sExecPath = _simple_getenv(apple, "executable_path");
// <rdar://problem/13868260> Remove interim apple[0] transition code from dyld
if (!sExecPath) sExecPath = apple[0];
// 获取应用 Mach-O 文件的绝对路径
if ( sExecPath[0] != '/' ) {
// have relative path, use cwd to make absolute
char cwdbuff[MAXPATHLEN];
if ( getcwd(cwdbuff, MAXPATHLEN) != NULL ) {
// maybe use static buffer to avoid calling malloc so early...
char* s = new char[strlen(cwdbuff) + strlen(sExecPath) + 2];
strcpy(s, cwdbuff);
strcat(s, "/");
strcat(s, sExecPath);
sExecPath = s;
}
}
// Remember short name of process for later logging
// 设置进程名称
sExecShortName = ::strrchr(sExecPath, '/');
if ( sExecShortName != NULL )
++sExecShortName;
else
sExecShortName = sExecPath;
// 配置进程受限模式。根据当前进程是否受限，再次配置链接上下文以及其他环境参数
configureProcessRestrictions(mainExecutableMH);
// 再次检测/设置上下文环境
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
if ( !gLinkContext.allowEnvVarsPrint && !gLinkContext.allowEnvVarsPath && !gLinkContext.allowEnvVarsSharedCache ) {
pruneEnvironmentVariables(envp, &apple);
// set again because envp and apple may have changed or moved
setContext(mainExecutableMH, argc, argv, envp, apple);
}
else
#endif
{
checkEnvironmentVariables(envp);
defaultUninitializedFallbackPaths(envp);
}
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
if ( ((dyld3::MachOFile*)mainExecutableMH)->supportsPlatform(dyld3::Platform::iOSMac)
&& !((dyld3::MachOFile*)mainExecutableMH)->supportsPlatform(dyld3::Platform::macOS)) {
gLinkContext.rootPaths = parseColonList("/System/iOSSupport", NULL);
gLinkContext.marzipan = true;
if ( sEnv.DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATH == sLibraryFallbackPaths )
sEnv.DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATH = sRestrictedLibraryFallbackPaths;
if ( sEnv.DYLD_FALLBACK_FRAMEWORK_PATH == sFrameworkFallbackPaths )
sEnv.DYLD_FALLBACK_FRAMEWORK_PATH = sRestrictedFrameworkFallbackPaths;
}
#endif
// 如果设置了DYLD_PRINT_OPTS，则打印参数
if ( sEnv.DYLD_PRINT_OPTS )
printOptions(argv);
// 如果设置了DYLD_PRINT_ENV，则打印环境变量
if ( sEnv.DYLD_PRINT_ENV )
printEnvironmentVariables(envp);
// 获取主程序架构信息
getHostInfo(mainExecutableMH, mainExecutableSlide);
...
从源码可以看到，在模拟器运行程序时，通过 dyld_sim 来进行后续加载工作的，与正常真机加载流程略有不同。
模拟器：
真机：
具体实现在 useSimulatorDyld 这个函数中，本文不做进一步解析。
这里还有一个知识点，环境变量 DYLD_PRINT_OPTS 与 DYLD_PRINT_ENV。在 processDyldEnvironmentVariable 方法中：
else if ( strcmp(key, "DYLD_IMAGE_SUFFIX") == 0 ) {
gLinkContext.imageSuffix = parseColonList(value, NULL);
}
else if ( strcmp(key, "DYLD_INSERT_LIBRARIES") == 0 ) {
sEnv.DYLD_INSERT_LIBRARIES = parseColonList(value, NULL);
#if SUPPORT_ACCELERATE_TABLES
sDisableAcceleratorTables = true;
#endif
}
在 secheme 添加这两个环境变量，对应的字段会被设置为 true，并不需要设置 value。
但是并非每个环境变量都不需要配置 value，如：
void processDyldEnvironmentVariable(const char* key, const char* value, const char* mainExecutableDir)
{
if ( strcmp(key, "DYLD_FRAMEWORK_PATH") == 0 ) {
appendParsedColonList(value, mainExecutableDir, &sEnv.DYLD_FRAMEWORK_PATH);
}
else if ( strcmp(key, "DYLD_FALLBACK_FRAMEWORK_PATH") == 0 ) {
appendParsedColonList(value, mainExecutableDir, &sEnv.DYLD_FALLBACK_FRAMEWORK_PATH);
}
else if ( strcmp(key, "DYLD_LIBRARY_PATH") == 0 ) {
appendParsedColonList(value, mainExecutableDir, &sEnv.DYLD_LIBRARY_PATH);
}
else if ( strcmp(key, "DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATH") == 0 ) {
appendParsedColonList(value, mainExecutableDir, &sEnv.DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATH);
}
...
3.4.2 加载共享缓存
dyld3 与 dyld 不同点在 _main 方法中可以看出。在 dyld 的 _main 方法中，完成第一步以后会初始化主 App，然后加载共享缓存。到了 dyld3，调整了顺序：加载缓存的步骤可以划分为 mapSharedCache 和 checkVersionedPaths，先执行 mapSharedCache，然后加载主 App，最后checkVersionedPaths。（苹果在 2017 年发布的 dyld3，视频链接）
对于共享缓存的理解：dyld 加载时，为了优化程序启动，启用了共享缓存（shared cache）技术。共享缓存会在进程启动时被 dyld 映射到内存中，之后，当任何 Mach-O 映像加载时，dyld 首先会检查该 Mach-O 映像及所需的动态库是否在共享缓存中，如果存在，则直接将它在共享内存中的内存地址映射到进程的内存地址空间。
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
// load shared cache
// 检查共享缓存是否可用
checkSharedRegionDisable((dyld3::MachOLoaded*)mainExecutableMH, mainExecutableSlide);
#if TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// <HACK> until <rdar://30773711> is fixed
gLinkContext.sharedRegionMode = ImageLoader::kUsePrivateSharedRegion;
// </HACK>
#endif
// 非 Dont Use
if ( gLinkContext.sharedRegionMode != ImageLoader::kDontUseSharedRegion ) {
// 映射共享缓存到共享区
mapSharedCache();
}
// 缓存是否兼容（DyldSharedCache * loadAddress 为空 || 版本相同 -》YES）
bool cacheCompatible = (sSharedCacheLoadInfo.loadAddress == nullptr) || (sSharedCacheLoadInfo.loadAddress->header.formatVersion == dyld3::closure::kFormatVersion);
// 设置了 DYLD_USE_CLOSURES || 在白名单
if ( cacheCompatible && (sEnableClosures || inWhiteList(sExecPath)) ) {
}
else {
if ( gLinkContext.verboseWarnings )
// 不使用closure，因为共享缓存格式版本与 dyld 不匹配
dyld::log("dyld: not using closure because shared cache format version does not match dyld's
");
}
// could not use closure info, launch old way
// install gdb notifier
stateToHandlers(dyld_image_state_dependents_mapped, sBatchHandlers)->push_back(notifyGDB);
stateToHandlers(dyld_image_state_mapped, sSingleHandlers)->push_back(updateAllImages);
// make initial allocations large enough that it is unlikely to need to be re-alloced
sImageRoots.reserve(16);
sAddImageCallbacks.reserve(4);
sRemoveImageCallbacks.reserve(4);
sAddLoadImageCallbacks.reserve(4);
sImageFilesNeedingTermination.reserve(16);
sImageFilesNeedingDOFUnregistration.reserve(8);
#if !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
#ifdef WAIT_FOR_SYSTEM_ORDER_HANDSHAKE
// <rdar://problem/6849505> Add gating mechanism to dyld support system order file generation process
WAIT_FOR_SYSTEM_ORDER_HANDSHAKE(dyld::gProcessInfo->systemOrderFlag);
#endif
#endif
try {
// add dyld itself to UUID list
// 添加 dyld 的 UUID 到共享缓存 UUID 列表中
addDyldImageToUUIDList();
...
}
- 检测共享缓存是否可用；
- 如果可用，映射共享缓存到共享区；
- 添加 dyld 的 UUID 到缓存列表。
其中，检测共享缓存是否可用的函数 checkSharedRegionDisable 中有两句注释：
static void checkSharedRegionDisable(const dyld3::MachOLoaded* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide)
{
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
// if main executable has segments that overlap the shared region, then disable using the shared region
// 如果主程序 Mach-O 有 segments 与共享区重叠，那么共享区不可用。并且，iOS 不开启共享区无法运行。
// 检测两者是否重叠
if ( mainExecutableMH->intersectsRange(SHARED_REGION_BASE, SHARED_REGION_SIZE) ) {
gLinkContext.sharedRegionMode = ImageLoader::kDontUseSharedRegion;
if ( gLinkContext.verboseMapping )
dyld::warn("disabling shared region because main executable overlaps
");
}
#if __i386__
if ( !gLinkContext.allowEnvVarsPath ) {
// <rdar://problem/15280847> use private or no shared region for suid processes
gLinkContext.sharedRegionMode = ImageLoader::kUsePrivateSharedRegion;
}
#endif
#endif
// iOS cannot run without shared region
}
具体检测代码：
bool MachOLoaded::intersectsRange(uintptr_t start, uintptr_t length) const
{
__block bool result = false;
uintptr_t slide = getSlide();
forEachSegment(^(const SegmentInfo& info, bool& stop) {
/*
①、主程序 segment 中的虚拟地址 + 虚拟地址大小 + 偏移量 >= 共享区起始地址
②、主程序 segment 中的虚拟地址 + 偏移量 < 共享区终止地址
① 和 ② 同时 YES，那么认为主程序 Mach-O 有 segments 与共享区重叠，此时共享区不可用，从而动态库缓存不可用
疑问：地址是从高到低分配？
*/
if ( (info.vmAddr+info.vmSize+slide >= start) && (info.vmAddr+slide < start+length) )
result = true;
});
return result;
}
可以看到这段检测代码在满足重叠条件后，并没有设置 stop = true 停止 forEachLoadCommand 中的循环，这里值得深究和讨论。
加载共享缓存最核心的步骤在 mapSharedCache 中：
static void mapSharedCache()
{
dyld3::SharedCacheOptions opts;
opts.cacheDirOverride = sSharedCacheOverrideDir;
opts.forcePrivate = (gLinkContext.sharedRegionMode == ImageLoader::kUsePrivateSharedRegion);
#if __x86_64__ && !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
opts.useHaswell = sHaswell;
#else
opts.useHaswell = false;
#endif
opts.verbose = gLinkContext.verboseMapping;
// 加载 dyld 缓存
loadDyldCache(opts, &sSharedCacheLoadInfo);
// update global state
// 更新进程的全局状态信息
if ( sSharedCacheLoadInfo.loadAddress != nullptr ) {
gLinkContext.dyldCache = sSharedCacheLoadInfo.loadAddress;
dyld::gProcessInfo->processDetachedFromSharedRegion = opts.forcePrivate;
dyld::gProcessInfo->sharedCacheSlide = sSharedCacheLoadInfo.slide;
dyld::gProcessInfo->sharedCacheBaseAddress = (unsigned long)sSharedCacheLoadInfo.loadAddress;
sSharedCacheLoadInfo.loadAddress->getUUID(dyld::gProcessInfo->sharedCacheUUID);
dyld3::kdebug_trace_dyld_image(DBG_DYLD_UUID_SHARED_CACHE_A, (const uuid_t *)&dyld::gProcessInfo->sharedCacheUUID[0], {0,0}, {{ 0, 0 }}, (const mach_header *)sSharedCacheLoadInfo.loadAddress);
}
}
SharedCacheRuntime.cpp 文件：
bool loadDyldCache(const SharedCacheOptions& options, SharedCacheLoadInfo* results)
{
results->loadAddress = 0;
results->slide = 0;
results->errorMessage = nullptr;
#if TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// simulator only supports mmap()ing cache privately into process
// 模拟器只支持 mmap（内存映射） 缓存到当前进程
return mapCachePrivate(options, results);
#else
if ( options.forcePrivate ) {
// mmap cache into this process only
// 只加载 mmap（内存映射） 缓存到当前进程
return mapCachePrivate(options, results);
}
else {
// fast path: when cache is already mapped into shared region
bool hasError = false;
// 已加载过的
if ( reuseExistingCache(options, results) ) {
hasError = (results->errorMessage != nullptr);
}
// 未加载过的
else {
// slow path: this is first process to load cache
hasError = mapCacheSystemWide(options, results);
}
return hasError;
}
#endif
}
加载缓存分三种情况：
①、仅加载到当前进程。通过 mapCachePrivate() 加载并返回错误信息；
②、已经加载过的。通过 reuseExistingCache() 加载并返回错误信息，同时返回是否加载过 BOOL 值；
③、未加载过的。通过 mapCacheSystemWide() 加载缓存并映射，返回错误信息。
options.forcePrivate 的定义：
// dyld.cpp
opts.forcePrivate = (gLinkContext.sharedRegionMode == ImageLoader::kUsePrivateSharedRegion)
gLinkContext.sharedRegionMode = ImageLoader::kUseSharedRegion;
// ImageLoader.h
class ImageLoader {
public:
...
enum SharedRegionMode { kUseSharedRegion, kUsePrivateSharedRegion, kDontUseSharedRegion, kSharedRegionIsSharedCache };
...
}
gLinkContext.sharedRegionMode 在 setContext() 方法中设置默认值，默认值为 kUseSharedRegion，也就是之前检测共享区是否可用的标识值。
3.4.3 实例化主程序
系统会对已经映射到进程空间的主程序（在 XNU 解析 MachO 阶段就完成了映射操作）创建一个ImageLoaderMachO，再将其加入到 master list 中（sAllImages）。如果加载的 MachO 的硬件架构与本设备相符，就执行 imageLoader 的创建和添加操作。其中主要实现是ImageLoaderMachO::instantiateMainExecutable方法，该方法将主 App 的 MachHeader、ASLR，文件路径和前面提到的链接上下文作为参数，做 imageLoader 的实例化操作。
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
CRSetCrashLogMessage(sLoadingCrashMessage);
// instantiate ImageLoader for main executable
// 实例化主程序
sMainExecutable = instantiateFromLoadedImage(mainExecutableMH, mainExecutableSlide, sExecPath);
gLinkContext.mainExecutable = sMainExecutable;
// 代码签名
gLinkContext.mainExecutableCodeSigned = hasCodeSignatureLoadCommand(mainExecutableMH);
#if TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// check main executable is not too new for this OS
// 检测主程序是否支持当前设备版本
{
// 检查是否是模拟器二进制文件
if ( ! isSimulatorBinary((uint8_t*)mainExecutableMH, sExecPath) ) {
throwf("program was built for a platform that is not supported by this runtime");
}
uint32_t mainMinOS = sMainExecutable->minOSVersion();
// dyld is always built for the current OS, so we can get the current OS version
// from the load command in dyld itself.
// 获取 dyld 中存储的当前 OS 版本
uint32_t dyldMinOS = ImageLoaderMachO::minOSVersion((const mach_header*)&__dso_handle);
// 应用 mach-O 文件的版本超过了当前模拟器设备的版本，抛出异常
if ( mainMinOS > dyldMinOS ) {
#if TARGET_OS_WATCH
throwf("app was built for watchOS %d.%d which is newer than this simulator %d.%d",
mainMinOS >> 16, ((mainMinOS >> 8) & 0xFF),
dyldMinOS >> 16, ((dyldMinOS >> 8) & 0xFF));
#elif TARGET_OS_TV
throwf("app was built for tvOS %d.%d which is newer than this simulator %d.%d",
mainMinOS >> 16, ((mainMinOS >> 8) & 0xFF),
dyldMinOS >> 16, ((dyldMinOS >> 8) & 0xFF));
#else
throwf("app was built for iOS %d.%d which is newer than this simulator %d.%d",
mainMinOS >> 16, ((mainMinOS >> 8) & 0xFF),
dyldMinOS >> 16, ((dyldMinOS >> 8) & 0xFF));
#endif
}
}
#endif
#if __MAC_OS_X_VERSION_MIN_REQUIRED
// <rdar://problem/22805519> be less strict about old mach-o binaries
uint32_t mainSDK = sMainExecutable->sdkVersion();
gLinkContext.strictMachORequired = (mainSDK >= DYLD_MACOSX_VERSION_10_12) || gLinkContext.allowInsertFailures;
#else
// simulators, iOS, tvOS, and watchOS are always strict
gLinkContext.strictMachORequired = true;
#endif
#if SUPPORT_ACCELERATE_TABLES
sAllImages.reserve((sAllCacheImagesProxy != NULL) ? 16 : INITIAL_IMAGE_COUNT);
#else
sAllImages.reserve(INITIAL_IMAGE_COUNT);
#endif
// Now that shared cache is loaded, setup an versioned dylib overrides
#if SUPPORT_VERSIONED_PATHS
checkVersionedPaths(); // 设置加载的动态库版本。这里的动态库还没有包括经 DYLD_INSERT_LIBRARIES 插入的库。
#endif
// dyld_all_image_infos image list does not contain dyld
// add it as dyldPath field in dyld_all_image_infos
// for simulator, dyld_sim is in image list, need host dyld added
// dyld 加载的 image_infos 并不包含 dyld 本身，它被放到 dyld_all_image_infos 的 dyldPath 字段中去了。而对于模拟器，dyld 加载的 image_infos 是包含 dyld_sim 的。
#if TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// get path of host dyld from table of syscall vectors in host dyld
void* addressInDyld = gSyscallHelpers;
#else
// get path of dyld itself
void* addressInDyld = (void*)&__dso_handle;
#endif
// 获取 dyld 路径并与 gProcessInfo->dyldPath 对比
char dyldPathBuffer[MAXPATHLEN+1];
int len = proc_regionfilename(getpid(), (uint64_t)(long)addressInDyld, dyldPathBuffer, MAXPATHLEN);
if ( len > 0 ) {
dyldPathBuffer[len] = ' '; // proc_regionfilename() does not zero terminate returned string
// 如果不同将获取到的路径复制给 gProcessInfo->dyldPath
if ( strcmp(dyldPathBuffer, gProcessInfo->dyldPath) != 0 )
gProcessInfo->dyldPath = strdup(dyldPathBuffer);
}
...
}
dyld_all_image_infos 是个结构体，同样分为 32 位和 64 位两个版本，分别对应 dyld_all_image_infos_32 与 dyld_all_image_infos_64，由于获取 dyld_all_image_infos 需要用到一些未开源信息，这里为了方便，从侧面验证一下这条注释信息：
#import <mach-o/dyld.h>
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
for (uint32_t i = 0; i < _dyld_image_count(); ++i) {
NSLog(@"%s", _dyld_get_image_name(i));
}
}
模拟器：
真机：
可以看到：模拟器打印的 image 没有 dyld，第 0 个 image 是 dyld_sim，第一个 image 才是主程序；真机打印出的加载 image 中也没有 dyld，第 0 个 image 是主程序。
回到最核心的 instantiateFromLoadedImage 实例化主程序函数：
// The kernel maps in main executable before dyld gets control. We need to
// make an ImageLoader* for the already mapped in main executable.
// kernel 在 dyld 之前已经映射了主程序 Mach-O，dyld 判断 Mach-O 的兼容性后，实例化成 ImageLoader 加载到内存中交给 dyld 管理
static ImageLoaderMachO* instantiateFromLoadedImage(const macho_header* mh, uintptr_t slide, const char* path)
{
// try mach-o loader
// CPU 架构是否匹配
if ( isCompatibleMachO((const uint8_t*)mh, path) ) {
// 实例化 ImageLoader 对象。参数：macho header、ASLR、执行路径、链接上下文
ImageLoader* image = ImageLoaderMachO::instantiateMainExecutable(mh, slide, path, gLinkContext);
// 分配主程序image的内存，更新。
addImage(image);
return (ImageLoaderMachO*)image;
}
throw "main executable not a known format";
}
kernel 在 dyld 之前已经映射了主程序 Mach-O，dyld 判断 Mach-O 的兼容性后，实例化ImageLoader 对象，加载到内存，返回交给 dyld 管理。
// create image for main executable
ImageLoader* ImageLoaderMachO::instantiateMainExecutable(const macho_header* mh, uintptr_t slide, const char* path, const LinkContext& context)
{
//dyld::log("ImageLoader=%ld, ImageLoaderMachO=%ld, ImageLoaderMachOClassic=%ld, ImageLoaderMachOCompressed=%ld
",
// sizeof(ImageLoader), sizeof(ImageLoaderMachO), sizeof(ImageLoaderMachOClassic), sizeof(ImageLoaderMachOCompressed));
bool compressed;
unsigned int segCount;
unsigned int libCount;
const linkedit_data_command* codeSigCmd;
const encryption_info_command* encryptCmd;
// sniffLoadCommands 函数会对主程序 Mach-O进 行一系列的校验：对代码签名，MachO加密，动态库数量，段的数量相关信息的 loadCommand 做解析，提取出 command 数据。
/* case LC_DYLD_INFO:
case LC_DYLD_INFO_ONLY:
*compressed = true;
*/
sniffLoadCommands(mh, path, false, &compressed, &segCount, &libCount, context, &codeSigCmd, &encryptCmd);
// instantiate concrete class based on content of load commands
// 已解密
if ( compressed )
// Compressed
return ImageLoaderMachOCompressed::instantiateMainExecutable(mh, slide, path, segCount, libCount, context);
else
#if SUPPORT_CLASSIC_MACHO
// Classic
return ImageLoaderMachOClassic::instantiateMainExecutable(mh, slide, path, segCount, libCount, context);
#else
throw "missing LC_DYLD_INFO load command";
#endif
}
sniffLoadCommands 的校验并不包括对主程序 Mach-O 的解密操作，解密操作是由 xnu 完成的。
ImageLoaderMachOCompressed::instantiateMainExecutable、ImageLoaderMachOClassic::instantiateMainExecutable 两者内部的逻辑相同，只是返回类型一个是 ImageLoaderMachOCompressed 一个是 ImageLoaderMachOClassic。
以 ImageLoaderMachOCompressed 为例：
// create image for main executable
ImageLoaderMachOCompressed* ImageLoaderMachOCompressed::instantiateMainExecutable(const macho_header* mh, uintptr_t slide, const char* path,
unsigned int segCount, unsigned int libCount, const LinkContext& context)
{
// 初始化 image
ImageLoaderMachOCompressed* image = ImageLoaderMachOCompressed::instantiateStart(mh, path, segCount, libCount);
// set slide for PIE programs
// 设置 image 偏移量
image->setSlide(slide);
// for PIE record end of program, to know where to start loading dylibs
if ( slide != 0 )
// 设置动态库起始地址
fgNextPIEDylibAddress = (uintptr_t)image->getEnd();
// 禁用段覆盖检测
image->disableCoverageCheck();
// 结束 image 上下文
image->instantiateFinish(context);
// 设置 image 加载状态为 dyld_image_state_mapped
image->setMapped(context);
if ( context.verboseMapping ) {
dyld::log("dyld: Main executable mapped %s
", path);
for(unsigned int i=0, e=image->segmentCount(); i < e; ++i) {
const char* name = image->segName(i);
if ( (strcmp(name, "__PAGEZERO") == 0) || (strcmp(name, "__UNIXSTACK") == 0) )
dyld::log("%18s at 0x%08lX->0x%08lX
", name, image->segPreferredLoadAddress(i), image->segPreferredLoadAddress(i)+image->segSize(i));
else
dyld::log("%18s at 0x%08lX->0x%08lX
", name, image->segActualLoadAddress(i), image->segActualEndAddress(i));
}
}
return image;
}
void ImageLoader::setMapped(const LinkContext& context)
{
fState = dyld_image_state_mapped;
context.notifySingle(dyld_image_state_mapped, this, NULL); // note: can throw exception
}
instantiateFinish() 在内部解析 loadCmds、设置动态库连接信息、设置符号表相关信息等。setMapped() 内部调用 notifySingle 进行处理。
3.4.4 加载插入的动态库
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
// load any inserted libraries
// 插入动态库
if ( sEnv.DYLD_INSERT_LIBRARIES != NULL ) {
for (const char* const* lib = sEnv.DYLD_INSERT_LIBRARIES; *lib != NULL; ++lib)
loadInsertedDylib(*lib);
}
// record count of inserted libraries so that a flat search will look at
// inserted libraries, then main, then others.
// 记录插入的动态库个数
sInsertedDylibCount = sAllImages.size()-1;
...
}
如果配置了 DYLD_INSERT_LIBRARIES 环境变量，通过loadInsertedDylib() 方法插入配置的动态库。对于越狱插件而言，其实就是通过添加 DYLD_INSERT_LIBRARIES 这个环境变量达到加载插件的目的。
static void loadInsertedDylib(const char* path)
{
ImageLoader* image = NULL;
unsigned cacheIndex;
try {
LoadContext context;
context.useSearchPaths = false;
context.useFallbackPaths = false;
context.useLdLibraryPath = false;
context.implicitRPath = false;
context.matchByInstallName = false;
context.dontLoad = false;
context.mustBeBundle = false;
context.mustBeDylib = true;
context.canBePIE = false;
context.enforceIOSMac = true;
context.origin = NULL; // can't use @loader_path with DYLD_INSERT_LIBRARIES
context.rpath = NULL;
image = load(path, context, cacheIndex);
}
catch (const char* msg) {
if ( gLinkContext.allowInsertFailures )
dyld::log("dyld: warning: could not load inserted library '%s' into hardened process because %s
", path, msg);
else
halt(dyld::mkstringf("could not load inserted library '%s' because %s
", path, msg));
}
catch (...) {
halt(dyld::mkstringf("could not load inserted library '%s'
", path));
}
}
内部构建 context 后调用 load() 函数生成 image。
/**
* @brief 做路径展开，搜索查找，排重，以及缓存查找工作。其中路径的展开和搜索分几个阶段（phase）
*/
ImageLoader* load(const char* path, const LoadContext& context, unsigned& cacheIndex)
{
...
// 查找 image
ImageLoader* image = loadPhase0(path, orgPath, context, cacheIndex, NULL);
// 没有找到
if ( image != NULL ) {
// 继续查找
CRSetCrashLogMessage2(NULL);
return image;
}
// try all path permutations and try open() until first success
std::vector<const char*> exceptions;
image = loadPhase0(path, orgPath, context, cacheIndex, &exceptions);
#if !TARGET_IPHONE_SIMULATOR
// <rdar://problem/16704628> support symlinks on disk to a path in dyld shared cache
// 在共享缓存中查找
if ( image == NULL)
image = loadPhase2cache(path, orgPath, context, cacheIndex, &exceptions);
#endif
CRSetCrashLogMessage2(NULL);
if ( image != NULL ) {
// <rdar://problem/6916014> leak in dyld during dlopen when using DYLD_ variables
for (std::vector<const char*>::iterator it = exceptions.begin(); it != exceptions.end(); ++it) {
free((void*)(*it));
}
// if loaded image is not from cache, but original path is in cache
// set gSharedCacheOverridden flag to disable some ObjC optimizations
if ( !gSharedCacheOverridden && !image->inSharedCache() && image->isDylib() && cacheablePath(path) && inSharedCache(path) ) {
gSharedCacheOverridden = true;
}
return image;
}
...
}
load 方法不仅被 loadInsertedDylib 调用，也会被 dlopen 等运行时加载动态库的方法使用。
内部有一整套 loadPhase0~loadPhase6 的流程来查找及加载 image。如果在共享缓存中找到则直接调用 instantiateFromCache 实例化 image，否则通过 loadPhase5open 打开文件并调用loadPhase6，内部通过 instantiateFromFile 实例化 image，最后再调用 checkandAddImage 将image 加载进内存。
这些 phase 的搜索路径对应各个环境变量：DYLD_ROOT_PATH->LD_LIBRARY_PATH->DYLD_FRAMEWORK_PATH->原始路径->DYLD_FALLBACK_LIBRARY_PATH。
ImageLoaderMachO 的 instantiateFromFile、instantiateFromCache 是 loader 将 MachO 文件解析映射到内存的核心方法，两个都会进入 Compressed 和 Classic 的分叉步骤。以 Compressed 下的 instantiateFromFile 来分析。
// create image by mapping in a mach-o file
ImageLoaderMachOCompressed* ImageLoaderMachOCompressed::instantiateFromFile(const char* path, int fd, const uint8_t* fileData, size_t lenFileData,
uint64_t offsetInFat, uint64_t lenInFat, const struct stat& info,
unsigned int segCount, unsigned int libCount,
const struct linkedit_data_command* codeSigCmd,
const struct encryption_info_command* encryptCmd,
const LinkContext& context)
{
ImageLoaderMachOCompressed* image = ImageLoaderMachOCompressed::instantiateStart((macho_header*)fileData, path, segCount, libCount);
try {
// record info about file
image->setFileInfo(info.st_dev, info.st_ino, info.st_mtime);
// if this image is code signed, let kernel validate signature before mapping any pages from image
// ①、交给内核去验证动态库的代码签名
image->loadCodeSignature(codeSigCmd, fd, offsetInFat, context);
// Validate that first data we read with pread actually matches with code signature
// ②、映射到内存的 first page, （4k大小）与代码签名是否match。在这里会执行沙盒，签名认证
image->validateFirstPages(codeSigCmd, fd, fileData, lenFileData, offsetInFat, context);
// mmap segments
image->mapSegments(fd, offsetInFat, lenInFat, info.st_size, context);
// if framework is FairPlay encrypted, register with kernel
// 根据 DYLD_ENCRYPTION_INFO，让内核去注册加密信息。在该方法中，会调用内核方法 mremap_encrypted，传入加密数据的地址和长度等数据，查看了内核代码，应该是根据cryptid是否为1做了解密操作。
image->registerEncryption(encryptCmd, context);
// probe to see if code signed correctly
image->crashIfInvalidCodeSignature();
// finish construction
image->instantiateFinish(context);
...
}
}
其中几个需要留意的步骤：
- 交给内核去验证动态库的代码签名 loadCodeSignature。
- 映射到内存的 first page（4k 大小）与代码签名是否 match。在这里会执行沙盒，签名认证，对于在线上运行时加载动态库的需求，可以重点研究这里。
- 根据 DYLD_ENCRYPTION_INFO，让内核去注册加密信息 registerEncryption。在该方法中，会调用内核方法 mremap_encrypted，传入加密数据的地址和长度等数据，查看了内核代码，应该是根据 cryptid 是否为 1 做了解密操作。
- 如果走到 Phase6, 会调 xmap 函数将动态库从本地 mmap 到用户态内存空间。
根据上面的分析，主程序 imageLoader 在全局 image 表的首位，后面的是插入的动态库的 imageLoader，每个动态库对应一个 loader。
3.4.5 链接主程序
链接所有动态库，进行符号修正绑定工作。
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
// link main executable
gLinkContext.linkingMainExecutable = true;
#if SUPPORT_ACCELERATE_TABLES
if ( mainExcutableAlreadyRebased ) {
// previous link() on main executable has already adjusted its internal pointers for ASLR
// work around that by rebasing by inverse amount
sMainExecutable->rebase(gLinkContext, -mainExecutableSlide);
}
#endif
// 链接主程序
link(sMainExecutable, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true, ImageLoader::RPathChain(NULL, NULL), -1);
sMainExecutable->setNeverUnloadRecursive();
if ( sMainExecutable->forceFlat() ) {
gLinkContext.bindFlat = true;
gLinkContext.prebindUsage = ImageLoader::kUseNoPrebinding;
}
...
}
可以看到，主程序的链接是通过 link 这个函数完成的：
void link(ImageLoader* image, bool forceLazysBound, bool neverUnload, const ImageLoader::RPathChain& loaderRPaths, unsigned cacheIndex)
{
// add to list of known images. This did not happen at creation time for bundles
// 添加到已知镜像列表中。这在创建 bundles 时没有处理。
if ( image->isBundle() && !image->isLinked() )
addImage(image);
// we detect root images as those not linked in yet
// 在根镜像中检测是否尚未链接
if ( !image->isLinked() )
addRootImage(image);
// process images
try {
const char* path = image->getPath();
#if SUPPORT_ACCELERATE_TABLES
if ( image == sAllCacheImagesProxy )
path = sAllCacheImagesProxy->getIndexedPath(cacheIndex);
#endif
// 调用 ImageLoader::link() 链接
image->link(gLinkContext, forceLazysBound, false, neverUnload, loaderRPaths, path);
}
catch (const char* msg) {
// 标记 image 为未使用，处理
garbageCollectImages();
throw;
}
}
void ImageLoader::link(const LinkContext& context, bool forceLazysBound, bool preflightOnly, bool neverUnload, const RPathChain& loaderRPaths, const char* imagePath)
{
//dyld::log("ImageLoader::link(%s) refCount=%d, neverUnload=%d
", imagePath, fDlopenReferenceCount, fNeverUnload);
// clear error strings
(*context.setErrorStrings)(0, NULL, NULL, NULL);
// 起始时间。用于记录时间间隔
uint64_t t0 = mach_absolute_time();
// ①、递归加载主程序依赖的库，完成之后发送一个状态为 dyld_image_state_dependents_mapped的通知。
this->recursiveLoadLibraries(context, preflightOnly, loaderRPaths, imagePath);
context.notifyBatch(dyld_image_state_dependents_mapped, preflightOnly);
// we only do the loading step for preflights 只做预检的装载步骤
if ( preflightOnly )
return;
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
// 清空 image 层级关系
context.clearAllDepths();
// 递归更新 image 层级关系
this->recursiveUpdateDepth(context.imageCount());
__block uint64_t t2, t3, t4, t5;
{
dyld3::ScopedTimer(DBG_DYLD_TIMING_APPLY_FIXUPS, 0, 0, 0);
t2 = mach_absolute_time();
// ②、递归修正自己和依赖库的基地址，因为 ASLR 的原因，需要根据随机 slide 修正基地址。
this->recursiveRebase(context);
context.notifyBatch(dyld_image_state_rebased, false);
t3 = mach_absolute_time();
if ( !context.linkingMainExecutable )
// ③、递归绑定 noLazy 的符号表，lazy的符号会在运行时动态绑定（首次被调用才去绑定）
this->recursiveBindWithAccounting(context, forceLazysBound, neverUnload);
t4 = mach_absolute_time();
if ( !context.linkingMainExecutable )
// ④、绑定弱符号表，比如未初始化的全局变量就是弱符号。
this->weakBind(context);
t5 = mach_absolute_time();
}
if ( !context.linkingMainExecutable )
context.notifyBatch(dyld_image_state_bound, false);
uint64_t t6 = mach_absolute_time();
std::vector<DOFInfo> dofs;
// ⑤、递归获取/注册程序的 DOF 节区，dtrace 会用其动态跟踪。
this->recursiveGetDOFSections(context, dofs);
// 注册
context.registerDOFs(dofs);
uint64_t t7 = mach_absolute_time();
// interpose any dynamically loaded images
if ( !context.linkingMainExecutable && (fgInterposingTuples.size() != 0) ) {
dyld3::ScopedTimer timer(DBG_DYLD_TIMING_APPLY_INTERPOSING, 0, 0, 0);
// 递归应用插入的动态库
this->recursiveApplyInterposing(context);
}
// clear error strings
(*context.setErrorStrings)(0, NULL, NULL, NULL);
// 计算出各种时间间隔
fgTotalLoadLibrariesTime += t1 - t0;
fgTotalRebaseTime += t3 - t2;
fgTotalBindTime += t4 - t3;
fgTotalWeakBindTime += t5 - t4;
fgTotalDOF += t7 - t6;
// done with initial dylib loads
fgNextPIEDylibAddress = 0;
}
内部加载动态库、rebase、绑定符号表、注册dofs信息等，同时还计算各步骤的耗时。如果想获取这些耗时，只需要在环境变量中添加 DYLD_PRINT_STATISTICS 就可以了，这个环境变量不需要 value。
在步骤 ① 里，递归加载主 App 在打包阶段就确定好的动态库的操作，会使用前面提到的 setContext 里的链接上下文，调用它的 loadLibrary 方法；然后优先去加载依赖的动态库。loadLibary 的实现在设置链接上下文的时候就已经赋值确定，即 libraryLocator，在这个方法里会用到上面提到的 load 方法。
在步骤 ③ 里，会有符号绑定的操作。
/**
* @brief recursiveBind 完成递归绑定符号表的操作。此处的符号表针对的是非延迟加载的符号表，对于 DYLD_BIND_AT_LAUNCH 等特殊情况下的 non-lazy 符号才执行立即绑定。
*/
void ImageLoader::recursiveBind(const LinkContext& context, bool forceLazysBound, bool neverUnload)
{
// Normally just non-lazy pointers are bound immediately.
// The exceptions are:
// 1) DYLD_BIND_AT_LAUNCH will cause lazy pointers to be bound immediately
// 2) some API's (e.g. RTLD_NOW) can cause lazy pointers to be bound immediately
if ( fState < dyld_image_state_bound ) {
// break cycles
fState = dyld_image_state_bound;
try {
// bind lower level libraries first
for(unsigned int i=0; i < libraryCount(); ++i) {
ImageLoader* dependentImage = libImage(i);
if ( dependentImage != NULL )
dependentImage->recursiveBind(context, forceLazysBound, neverUnload);
}
// bind this image
// 绑定。this 表示递归调用时，recursiveBind 方法的调用者
this->doBind(context, forceLazysBound);
// mark if lazys are also bound
if ( forceLazysBound || this->usablePrebinding(context) )
fAllLazyPointersBound = true;
// mark as never-unload if requested
if ( neverUnload )
this->setNeverUnload();
// 通知
context.notifySingle(dyld_image_state_bound, this, NULL);
}
catch (const char* msg) {
// restore state
fState = dyld_image_state_rebased;
CRSetCrashLogMessage2(NULL);
throw;
}
}
}
方法的核心是 ImageLoaderMach 的 doBind，读取 image 的动态链接信息的 bind_off 与 bind_size 来确定需要绑定的数据偏移与大小，然后挨个对它们进行绑定，绑定操作具体使用 bindAt 函数；调用 resolve 解析完符号表后，调用 bindLocation 完成最终的绑定操作，需要绑定的符号信息有三种：
- BIND_TYPE_POINTER：需要绑定的是一个指针。直接将计算好的新值屿值即可。
- BIND_TYPE_TEXT_ABSOLUTE32：一个32位的值。取计算的值的低32位赋值过去。
- BIND_TYPE_TEXT_PCREL32：重定位符号。需要使用新值减掉需要修正的地址值来计算出重定位值。
对延迟绑定的实现感兴趣的可以在Xcode中调试查看，或者参考这个。
3.4.6 链接插入的动态库
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
// link any inserted libraries
// do this after linking main executable so that any dylibs pulled in by inserted
// dylibs (e.g. libSystem) will not be in front of dylibs the program uses
// 链接其他被插入的动态库
if ( sInsertedDylibCount > 0 ) {
// 循环处理
for(unsigned int i=0; i < sInsertedDylibCount; ++i) {
ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
// 链接
link(image, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true, ImageLoader::RPathChain(NULL, NULL), -1);
// 递归修改 image 的 fNeverUnload 属性
image->setNeverUnloadRecursive();
}
// only INSERTED libraries can interpose
// register interposing info after all inserted libraries are bound so chaining works
// 只有插入可插入的库。在绑定所有插入的库后注册插入信息，以便链接工作
for(unsigned int i=0; i < sInsertedDylibCount; ++i) {
ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
image->registerInterposing(gLinkContext);
}
}
// <rdar://problem/19315404> dyld should support interposition even without DYLD_INSERT_LIBRARIES
// 即使没有 DYLD_INSERT_LIBRARIES，dyld 也应该支持插入
for (long i=sInsertedDylibCount+1; i < sAllImages.size(); ++i) {
ImageLoader* image = sAllImages[i];
if ( image->inSharedCache() )
continue;
image->registerInterposing(gLinkContext);
}
#if SUPPORT_ACCELERATE_TABLES // !TARGET_IPHONE_SIMULATOR，非模拟器
if ( (sAllCacheImagesProxy != NULL) && ImageLoader::haveInterposingTuples() ) {
// Accelerator tables cannot be used with implicit interposing, so relaunch with accelerator tables disabled
// 加速键表不能与隐式插入一起使用，因此在禁用加速键表的情况下重新启动
ImageLoader::clearInterposingTuples();
// unmap all loaded dylibs (but not main executable)
// 取消映射所有加载的 dylib 文件，除了主程序
for (long i=1; i < sAllImages.size(); ++i) {
ImageLoader* image = sAllImages[i];
if ( image == sMainExecutable )
continue;
if ( image == sAllCacheImagesProxy )
continue;
image->setCanUnload();
ImageLoader::deleteImage(image);
}
// note: we don't need to worry about inserted images because if DYLD_INSERT_LIBRARIES was set we would not be using the accelerator table
sAllImages.clear();
sImageRoots.clear();
sImageFilesNeedingTermination.clear();
sImageFilesNeedingDOFUnregistration.clear();
sAddImageCallbacks.clear();
sRemoveImageCallbacks.clear();
sAddLoadImageCallbacks.clear();
sDisableAcceleratorTables = true;
sAllCacheImagesProxy = NULL; // 下次不再进入
sMappedRangesStart = NULL;
mainExcutableAlreadyRebased = true;
gLinkContext.linkingMainExecutable = false;
resetAllImages();
// 跳转回上面的步骤，重新执行，加载所有的镜像
goto reloadAllImages;
}
#endif
// apply interposing to initial set of images
for(int i=0; i < sImageRoots.size(); ++i) {
// 是调用 ImageLoader::applyInterposing()，不是 ClosureWriter.cpp。内部递归，最终是执行 doInterpose() 方法
sImageRoots[i]->applyInterposing(gLinkContext);
}
// 插入信息存入 dyld 缓存
ImageLoader::applyInterposingToDyldCache(gLinkContext);
// 修改主程序插入标识
gLinkContext.linkingMainExecutable = false;
// Bind and notify for the main executable now that interposing has been registered
// 从主程序开始调用，递归执行绑定、通知（插入信息已经注册）
uint64_t bindMainExecutableStartTime = mach_absolute_time();
// 内部执行 doBind()、notifySingle()
sMainExecutable->recursiveBindWithAccounting(gLinkContext, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true);
uint64_t bindMainExecutableEndTime = mach_absolute_time();
// 绑定和通知处理时间
ImageLoaderMachO::fgTotalBindTime += bindMainExecutableEndTime - bindMainExecutableStartTime;
gLinkContext.notifyBatch(dyld_image_state_bound, false);
// Bind and notify for the inserted images now interposing has been registered
if ( sInsertedDylibCount > 0 ) {
for(unsigned int i=0; i < sInsertedDylibCount; ++i) {
ImageLoader* image = sAllImages[i+1];
// 绑定插入的动态库
image->recursiveBind(gLinkContext, sEnv.DYLD_BIND_AT_LAUNCH, true);
}
}
...
}
这里参与链接的动态库根据第 4 步中加载的插入的动态库，从 sAllImages 的第二个 imageLoader 开始，取出 image，重复 link 操作进行连接。registerInterposing 内部会加载 loadCmds 并查找 __interpose 及 __DATA 段，读取段信息保存到 fgInterposingTuples 中，然后调用 applyInterposing，内部调用 recursiveApplyInterposing，通过这个函数调用到 doInterpose。
void ImageLoaderMachOCompressed::doInterpose(const LinkContext& context)
{
if ( context.verboseInterposing )
dyld::log("dyld: interposing %lu tuples onto image: %s
", fgInterposingTuples.size(), this->getPath());
// update prebound symbols。更新预绑定的符号
eachBind(context, ^(const LinkContext& ctx, ImageLoaderMachOCompressed* image,
uintptr_t addr, uint8_t type, const char* symbolName,
uint8_t symbolFlags, intptr_t addend, long libraryOrdinal,
ExtraBindData *extraBindData,
const char* msg, LastLookup* last, bool runResolver) {
// 直接调用 interposeAt()
return ImageLoaderMachOCompressed::interposeAt(ctx, image, addr, type, symbolName, symbolFlags,
addend, libraryOrdinal, extraBindData,
msg, last, runResolver);
});
eachLazyBind(context, ^(const LinkContext& ctx, ImageLoaderMachOCompressed* image,
uintptr_t addr, uint8_t type, const char* symbolName,
uint8_t symbolFlags, intptr_t addend, long libraryOrdinal,
ExtraBindData *extraBindData,
const char* msg, LastLookup* last, bool runResolver) {
// 直接调用 interposeAt()
return ImageLoaderMachOCompressed::interposeAt(ctx, image, addr, type, symbolName, symbolFlags,
addend, libraryOrdinal, extraBindData,
msg, last, runResolver);
});
}
interposeAt 通过 interposedAddress 在上文提到的 fgInterposingTuples 中找到需要替换的符号地址进行替换。
3.4.7 弱符号绑定
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
// <rdar://problem/12186933> do weak binding only after all inserted images linked
// 弱符号绑定
sMainExecutable->weakBind(gLinkContext);
...
}
void ImageLoader::weakBind(const LinkContext& context)
{
if ( context.verboseWeakBind )
dyld::log("dyld: weak bind start:
");
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
// get set of ImageLoaders that participate in coalecsing
ImageLoader* imagesNeedingCoalescing[fgImagesRequiringCoalescing];
unsigned imageIndexes[fgImagesRequiringCoalescing];
// 合并所有动态库的弱符号到列表中
int count = context.getCoalescedImages(imagesNeedingCoalescing, imageIndexes);
// count how many have not already had weakbinding done
int countNotYetWeakBound = 0;
int countOfImagesWithWeakDefinitionsNotInSharedCache = 0;
for(int i=0; i < count; ++i) {
if ( ! imagesNeedingCoalescing[i]->weakSymbolsBound(imageIndexes[i]) )
// 获取未进行绑定的弱符号的个数
++countNotYetWeakBound;
if ( ! imagesNeedingCoalescing[i]->inSharedCache() )
// 获取在共享缓存中已绑定的弱符号个数
++countOfImagesWithWeakDefinitionsNotInSharedCache;
}
// don't need to do any coalescing if only one image has overrides, or all have already been done
if ( (countOfImagesWithWeakDefinitionsNotInSharedCache > 0) && (countNotYetWeakBound > 0) ) {
// make symbol iterators for each
ImageLoader::CoalIterator iterators[count];
ImageLoader::CoalIterator* sortedIts[count];
for(int i=0; i < count; ++i) {
// 对需要绑定的弱符号排序
imagesNeedingCoalescing[i]->initializeCoalIterator(iterators[i], i, imageIndexes[i]);
sortedIts[i] = &iterators[i];
if ( context.verboseWeakBind )
dyld::log("dyld: weak bind load order %d/%d for %s
", i, count, imagesNeedingCoalescing[i]->getIndexedPath(imageIndexes[i]));
}
// walk all symbols keeping iterators in sync by
// only ever incrementing the iterator with the lowest symbol
int doneCount = 0;
while ( doneCount != count ) {
//for(int i=0; i < count; ++i)
// dyld::log("sym[%d]=%s ", sortedIts[i]->loadOrder, sortedIts[i]->symbolName);
//dyld::log("
");
// increment iterator with lowest symbol
// 计算弱符号偏移量及大小，绑定弱符号
if ( sortedIts[0]->image->incrementCoalIterator(*sortedIts[0]) )
++doneCount;
...
}
}
主要流程：合并所有动态库的弱符号到列表中 -> 对需要绑定的弱符号排序 -> 计算弱符号偏移量及大小，绑定弱符号
3.4.8 初始化主程序
uintptr_t
_main(const macho_header* mainExecutableMH, uintptr_t mainExecutableSlide,
int argc, const char* argv[], const char* envp[], const char* apple[],
uintptr_t* startGlue)
{
...
CRSetCrashLogMessage("dyld: launch, running initializers");
#if SUPPORT_OLD_CRT_INITIALIZATION
// Old way is to run initializers via a callback from crt1.o
if ( ! gRunInitializersOldWay )
// 初始化主程序
initializeMainExecutable();
#else
// run all initializers
// 初始化主程序
initializeMainExecutable();
#endif
// notify any montoring proccesses that this process is about to enter main()
// 通知任何监视进程，此进程将要进入main（）。
if (dyld3::kdebug_trace_dyld_enabled(DBG_DYLD_TIMING_LAUNCH_EXECUTABLE)) {
dyld3::kdebug_trace_dyld_duration_end(launchTraceID, DBG_DYLD_TIMING_LAUNCH_EXECUTABLE, 0, 0, 2);
}
notifyMonitoringDyldMain();
...
}
void initializeMainExecutable()
{
// record that we've reached this step。开始初始化标识
gLinkContext.startedInitializingMainExecutable = true;
// run initialzers for any inserted dylibs
ImageLoader::InitializerTimingList initializerTimes[allImagesCount()];
initializerTimes[0].count = 0;
const size_t rootCount = sImageRoots.size();
if ( rootCount > 1 ) {
for(size_t i=1; i < rootCount; ++i) {
// 初始化动态库
sImageRoots[i]->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
}
}
// run initializers for main executable and everything it brings up
// 初始化主程序
sMainExecutable->runInitializers(gLinkContext, initializerTimes[0]);
// register cxa_atexit() handler to run static terminators in all loaded images when this process exits
if ( gLibSystemHelpers != NULL )
(*gLibSystemHelpers->cxa_atexit)(&runAllStaticTerminators, NULL, NULL);
// dump info if requested
if ( sEnv.DYLD_PRINT_STATISTICS )
ImageLoader::printStatistics((unsigned int)allImagesCount(), initializerTimes[0]);
if ( sEnv.DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS )
ImageLoaderMachO::printStatisticsDetails((unsigned int)allImagesCount(), initializerTimes[0]);
}
先初始化动态库，然后初始化主程序。上文提到的 DYLD_PRINT_STATISTICS 环境变量在这里也出现了，除此之外还有个 detail 版的环境变量 DYLD_PRINT_STATISTICS_DETAILS。
void ImageLoader::runInitializers(const LinkContext& context, InitializerTimingList& timingInfo)
{
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
// 获取线程
mach_port_t thisThread = mach_thread_self();
ImageLoader::UninitedUpwards up;
up.count = 1;
up.images[0] = this;
// 在进程中初始化
processInitializers(context, thisThread, timingInfo, up);
context.notifyBatch(dyld_image_state_initialized, false);
mach_port_deallocate(mach_task_self(), thisThread);
uint64_t t2 = mach_absolute_time();
// 初始化耗时
fgTotalInitTime += (t2 - t1);
}
// <rdar://problem/14412057> upward dylib initializers can be run too soon
// To handle dangling dylibs which are upward linked but not downward, all upward linked dylibs
// have their initialization postponed until after the recursion through downward dylibs
// has completed.
void ImageLoader::processInitializers(const LinkContext& context, mach_port_t thisThread,
InitializerTimingList& timingInfo, ImageLoader::UninitedUpwards& images)
{
uint32_t maxImageCount = context.imageCount()+2;
ImageLoader::UninitedUpwards upsBuffer[maxImageCount];
ImageLoader::UninitedUpwards& ups = upsBuffer[0];
ups.count = 0;
// Calling recursive init on all images in images list, building a new list of
// uninitialized upward dependencies.
for (uintptr_t i=0; i < images.count; ++i) {
images.images[i]->recursiveInitialization(context, thisThread, images.images[i]->getPath(), timingInfo, ups);
}
// If any upward dependencies remain, init them.
if ( ups.count > 0 )
// 递归调用
processInitializers(context, thisThread, timingInfo, ups);
}
动态库和主程序的初始化是调用 runInitializers，内部通过 processInitializers 调用 recursiveInitialization 递归初始化当前 image 所依赖的库。
void ImageLoader::recursiveInitialization(const LinkContext& context, mach_port_t this_thread, const char* pathToInitialize,
InitializerTimingList& timingInfo, UninitedUpwards& uninitUps)
{
// 递归锁
recursive_lock lock_info(this_thread);
recursiveSpinLock(lock_info);
if ( fState < dyld_image_state_dependents_initialized-1 ) {
uint8_t oldState = fState;
// break cycles
// 退出递归循环
fState = dyld_image_state_dependents_initialized-1;
try {
// initialize lower level libraries first
// 先初始化低级别的库
for(unsigned int i=0; i < libraryCount(); ++i) {
ImageLoader* dependentImage = libImage(i);
if ( dependentImage != NULL ) {
// don't try to initialize stuff "above" me yet
// 不要试图初始化级别高于我的
if ( libIsUpward(i) ) {
uninitUps.images[uninitUps.count] = dependentImage;
uninitUps.count++;
}
else if ( dependentImage->fDepth >= fDepth ) {
dependentImage->recursiveInitialization(context, this_thread, libPath(i), timingInfo, uninitUps);
}
}
}
// record termination order. 记录终止命令
if ( this->needsTermination() )
context.terminationRecorder(this);
// let objc know we are about to initialize this image
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
fState = dyld_image_state_dependents_initialized;
oldState = fState;
//
context.notifySingle(dyld_image_state_dependents_initialized, this, &timingInfo);
// initialize this image
// 真正初始化镜像
bool hasInitializers = this->doInitialization(context);
// let anyone know we finished initializing this image
fState = dyld_image_state_initialized;
oldState = fState;
context.notifySingle(dyld_image_state_initialized, this, NULL);
if ( hasInitializers ) {
uint64_t t2 = mach_absolute_time();
timingInfo.addTime(this->getShortName(), t2-t1);
}
}
catch (const char* msg) {
// this image is not initialized
fState = oldState;
recursiveSpinUnLock();
throw;
}
}
recursiveSpinUnLock();
}
注意内部有个调用 context.notifySingle(dyld_image_state_initialized, this, NULL)，其实每次 image 状态改变都会调用 notifySingle 这个方法：
static void notifySingle(dyld_image_states state, const ImageLoader* image, ImageLoader::InitializerTimingList* timingInfo)
{
//dyld::log("notifySingle(state=%d, image=%s)
", state, image->getPath());
std::vector<dyld_image_state_change_handler>* handlers = stateToHandlers(state, sSingleHandlers);
if ( handlers != NULL ) {
dyld_image_info info;
info.imageLoadAddress = image->machHeader();
info.imageFilePath = image->getRealPath();
info.imageFileModDate = image->lastModified();
for (std::vector<dyld_image_state_change_handler>::iterator it = handlers->begin(); it != handlers->end(); ++it) {
const char* result = (*it)(state, 1, &info);
if ( (result != NULL) && (state == dyld_image_state_mapped) ) {
//fprintf(stderr, " image rejected by handler=%p
", *it);
// make copy of thrown string so that later catch clauses can free it
const char* str = strdup(result);
throw str;
}
}
}
if ( state == dyld_image_state_mapped ) {
// <rdar://problem/7008875> Save load addr + UUID for images from outside the shared cache
if ( !image->inSharedCache() ) {
dyld_uuid_info info;
if ( image->getUUID(info.imageUUID) ) {
info.imageLoadAddress = image->machHeader();
addNonSharedCacheImageUUID(info);
}
}
}
if ( (state == dyld_image_state_dependents_initialized) && (sNotifyObjCInit != NULL) && image->notifyObjC() ) {
uint64_t t0 = mach_absolute_time();
dyld3::ScopedTimer timer(DBG_DYLD_TIMING_OBJC_INIT, (uint64_t)image->machHeader(), 0, 0);
(*sNotifyObjCInit)(image->getRealPath(), image->machHeader());
uint64_t t1 = mach_absolute_time();
uint64_t t2 = mach_absolute_time();
uint64_t timeInObjC = t1-t0;
uint64_t emptyTime = (t2-t1)*100;
if ( (timeInObjC > emptyTime) && (timingInfo != NULL) ) {
timingInfo->addTime(image->getShortName(), timeInObjC);
}
}
// mach message csdlc about dynamically unloaded images
if ( image->addFuncNotified() && (state == dyld_image_state_terminated) ) {
notifyKernel(*image, false);
const struct mach_header* loadAddress[] = { image->machHeader() };
const char* loadPath[] = { image->getPath() };
notifyMonitoringDyld(true, 1, loadAddress, loadPath);
}
}
当 state == dyld_image_state_mapped 时，将 image 对应的 UUID 存起来，当state == dyld_image_state_dependents_initialized 并且有 sNotifyObjCInit 回调时调用sNotifyObjCInit函数。
搜索回调函数赋值入口：
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;
...
}
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);
}
发现是通过 _dyld_objc_notify_register 这个函数注册回调的。
[NSObject load] 的堆栈：
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.2
* frame #0: 0x000000010944f3b1 libobjc.A.dylib`+[NSObject load]
frame #1: 0x000000010943d317 libobjc.A.dylib`call_load_methods + 691
frame #2: 0x000000010943e814 libobjc.A.dylib`load_images + 77
frame #3: 0x0000000108b73b97 dyld_sim`dyld::registerObjCNotifiers(void (*)(unsigned int, char const* const*, mach_header const* const*), void (*)(char const*, mach_header const*), void (*)(char const*, mach_header const*)) + 260
frame #4: 0x000000010b779bf3 libdyld.dylib`_dyld_objc_notify_register + 113
frame #5: 0x000000010944ca12 libobjc.A.dylib`_objc_init + 115
frame #6: 0x000000010b7015c0 libdispatch.dylib`_os_object_init + 13
frame #7: 0x000000010b70f4e5 libdispatch.dylib`libdispatch_init + 300
frame #8: 0x0000000109e05a78 libSystem.B.dylib`libSystem_initializer + 164
frame #9: 0x0000000108b82b96 dyld_sim`ImageLoaderMachO::doModInitFunctions(ImageLoader::LinkContext const&) + 506
frame #10: 0x0000000108b82d9c dyld_sim`ImageLoaderMachO::doInitialization(ImageLoader::LinkContext const&) + 40
frame #11: 0x0000000108b7e3fc dyld_sim`ImageLoader::recursiveInitialization(ImageLoader::LinkContext const&, unsigned int, char const*, ImageLoader::InitializerTimingList&, ImageLoader::UninitedUpwards&) + 324
frame #12: 0x0000000108b7e392 dyld_sim`ImageLoader::recursiveInitialization(ImageLoader::LinkContext const&, unsigned int, char const*, ImageLoader::InitializerTimingList&, ImageLoader::UninitedUpwards&) + 218
frame #13: 0x0000000108b7d5d3 dyld_sim`ImageLoader::processInitializers(ImageLoader::LinkContext const&, unsigned int, ImageLoader::InitializerTimingList&, ImageLoader::UninitedUpwards&) + 133
frame #14: 0x0000000108b7d665 dyld_sim`ImageLoader::runInitializers(ImageLoader::LinkContext const&, ImageLoader::InitializerTimingList&) + 73
frame #15: 0x0000000108b71333 dyld_sim`dyld::initializeMainExecutable() + 129
frame #16: 0x0000000108b75434 dyld_sim`dyld::_main(macho_header const*, unsigned long, int, char const**, char const**, char const**, unsigned long*) + 4384
frame #17: 0x0000000108b70630 dyld_sim`start_sim + 136
frame #18: 0x00000001155c1234 dyld`dyld::useSimulatorDyld(int, macho_header const*, char const*, int, char const**, char const**, char const**, unsigned long*, unsigned long*) + 2238
frame #19: 0x00000001155bf0ce dyld`dyld::_main(macho_header const*, unsigned long, int, char const**, char const**, char const**, unsigned long*) + 522
frame #20: 0x00000001155ba503 dyld`dyldbootstrap::start(macho_header const*, int, char const**, long, macho_header const*, unsigned long*) + 1167
frame #21: 0x00000001155ba036 dyld`_dyld_start + 54
可以看到，_dyld_objc_notify_register 是在初始化 libobjc.A.dylib 这个动态库时调用的，然后 _objc_init 内部调用了 load_images，进而调用 call_load_methods，从而调用各个类中的load方法，Objc源码。
notifySingle 调用完毕后，开始真正初始化工作 doInitialization：
bool ImageLoaderMachO::doInitialization(const LinkContext& context)
{
CRSetCrashLogMessage2(this->getPath());
// mach-o has -init and static initializers
doImageInit(context);
doModInitFunctions(context);
CRSetCrashLogMessage2(NULL);
return (fHasDashInit || fHasInitializers);
}
doImageInit 执行 LC_ROUTINES_COMMAND segment 中保存的函数，doModInitFunctions执行 __DATA,__mod_init_func section 中保存的函数。这个 section 中保存的是 C++ 的构造函数及带有 attribute((constructor)) 的 C 函数，简单验证一下：
// ViewController.mm
class Test {
public:
Test();
};
Test::Test(){
NSLog(@"%s", __func__);
}
Test test;
__attribute__((constructor)) void testConstructor() {
NSLog(@"%s", __func__);
}
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
testConstructor();
Test * t = new Test();
}
2019-08-19 13:26:33.587051+0800 Demo[7105:314102] testConstructor
2019-08-19 13:26:33.587109+0800 Demo[7105:314102] Test
通过 MachOView 可以看到：
显然，__mod_init_func 中的函数在类对应的 load 方法之后调用。
- 对于 dumpdcrypted 这一类注入方法实现功能的插件，他们添加的静态方法会在 doModInitFunctions方法中被解析出来，位置在 MachO 文件的 __DATA 段的 __mod_init_func section。C++ 的全局对象也会出现在这个section中。
- 在递归初始化 (recursiveInitialization）中，如果当前执行的是主程序 image，doInitialization 完毕后会执行 notifySingle 方法去通知观察者。在 doInitialization 方法前会发送 state 为 dyld_image_state_dependents_initialized 的通知，由这个通知，会调用 libobjc 的 load_images，最后去依次调用各个 OC 类的 load 方法以及分类的 load 方法。
Objective-C 的入口方法是 _objc_init，dyld 唤起它的执行路径是从 runInitializers -> recursiveInitialization -> doInitialization -> doModInitFunctions ->.. _objc_init。
void _objc_init(void) {
// Register for unmap first, in case some +load unmaps something
_dyld_register_func_for_remove_image(&unmap_image);
dyld_register_image_state_change_handler(dyld_image_state_bound,
1/*batch*/, &map_2_images);
dyld_register_image_state_change_handler(dyld_image_state_dependents_initialized, 0/*not batch*/, &load_images);
}_objc_init 会在 dyld 中注册两个通知，对应的回调会分别执行将 OC 类加载到内存和调用 load 方法的操作。后面的就是 OC 类加载的经典方法 map_2_images 了。
从 recursiveInitialization 的以下代码片段可以看出 load 是在全局实例或者方法调用前被触发的。
context.notifySingle(dyld_image_state_dependents_initialized, this, &timingInfo); // initialize this image
bool hasInitializers = this->doInitialization(context);
// let anyone know we finished initializing this image
fState = dyld_image_state_initialized;
oldState = fState;
context.notifySingle(dyld_image_state_initialized, this, NULL);
3.4.9 查找主程序入口函数指针并返回
调用getEntryFromLC_MAIN 获取主程序 main 函数的地址，如果未找到则调用getEntryFromLC_UNIXTHREAD 获取。
void* ImageLoaderMachO::getEntryFromLC_MAIN() const
{
const uint32_t cmd_count = ((macho_header*)fMachOData)->ncmds;
const struct load_command* const cmds = (struct load_command*)&fMachOData[sizeof(macho_header)];
const struct load_command* cmd = cmds;
for (uint32_t i = 0; i < cmd_count; ++i) {
if ( cmd->cmd == LC_MAIN ) {
entry_point_command* mainCmd = (entry_point_command*)cmd;
void* entry = (void*)(mainCmd->entryoff + (char*)fMachOData);
// <rdar://problem/8543820&9228031> verify entry point is in image
if ( this->containsAddress(entry) )
return entry;
else
throw "LC_MAIN entryoff is out of range";
}
cmd = (const struct load_command*)(((char*)cmd)+cmd->cmdsize);
}
return NULL;
}
void* ImageLoaderMachO::getEntryFromLC_UNIXTHREAD() const
{
const uint32_t cmd_count = ((macho_header*)fMachOData)->ncmds;
const struct load_command* const cmds = (struct load_command*)&fMachOData[sizeof(macho_header)];
const struct load_command* cmd = cmds;
for (uint32_t i = 0; i < cmd_count; ++i) {
if ( cmd->cmd == LC_UNIXTHREAD ) {
#if __i386__
const i386_thread_state_t* registers = (i386_thread_state_t*)(((char*)cmd) + 16);
void* entry = (void*)(registers->eip + fSlide);
// <rdar://problem/8543820&9228031> verify entry point is in image
if ( this->containsAddress(entry) )
return entry;
#elif __x86_64__
const x86_thread_state64_t* registers = (x86_thread_state64_t*)(((char*)cmd) + 16);
void* entry = (void*)(registers->rip + fSlide);
// <rdar://problem/8543820&9228031> verify entry point is in image
if ( this->containsAddress(entry) )
return entry;
#elif __arm64__ && !__arm64e__
// temp support until <rdar://39514191> is fixed
const uint64_t* regs64 = (uint64_t*)(((char*)cmd) + 16);
void* entry = (void*)(regs64[32] + fSlide); // arm_thread_state64_t.__pc
// <rdar://problem/8543820&9228031> verify entry point is in image
if ( this->containsAddress(entry) )
return entry;
#endif
}
cmd = (const struct load_command*)(((char*)cmd)+cmd->cmdsize);
}
throw "no valid entry point";
}
可以看到，入口是在 load_command 的 LC_MAIN 或者 LC_UNIXTHREAD 中 LC_MAIN。
四、dyld 闭包
在第 2 步和第 3 步之间有一个查找闭包并以其结果作为程序入口返回的代码，这里是 WWDC 2017 推出的 dyld3 中提出的一种优化 App 启动速度的技术。大致步骤如下：
- 如果满足条件：开启闭包（DYLD_USE_CLOSURES 环境变量为 1），App 的路径在白名单中（目前只有系统 Ap p享有使用闭包的特权），共享缓存加载地址不为空，则往下执行。
- 去内存中查找闭包数据，这里的方法是 findClosure。如果内存中不存在，再去
/private/var/staged_system_apps路径下去查找硬盘数据，找到就返回结果。 - 如果没有闭包数据，就会调用 socket 通信走 RPC 去获取闭包数据，执行方法为 callClosureDaemon，感兴趣可以研究下。
- 如果闭包数据不为空，就会走核心方法：launchWithClosure，基于闭包去启动 App，并且返回该方法中获取的程序入口地址给外界。这个方法重复了上面的各个步骤。具体实现和内部的数据结构有待分析。
五、共享缓存机制
在 iOS 系统中，每个程序依赖的动态库都需要通过 dyld 一个一个加载到内存，然而，很多系统库几乎是每个程序都会用到的，如果在每个程序运行的时候都重复的去加载一次，势必造成运行缓慢，为了优化启动速度和提高程序性能，共享缓存机制就应运而生。所有默认的动态链接库被合并成一个大的缓存文件，放到 /System/Library/Caches/com.apple.dyld/ 目录下，按不同的架构保存分别保存着，原作者的 iPhone6 里面就有 dyld_shared_cache_armv7s 和 dyld_shared_cache_armv64 两个文件，如下图所示。
想要分析某个系统库，就需要从 dyld_shared_cache 里先将的原始二进制文件提取出来，这里从易到难提供 3 种方法：
5.1 dyld_cache_extract 提取
dyld_cache_extract 是一个可视化的工具，使用极其简单，把 dyld_shared_cache 载入即可解析出来，如下图所示。
5.2 jtool 提取
以提取 CFNetwork 为例，使用如下命令即可：
$ jtool -extract CFNetwork ./dyld_shared_cache_arm64
5.3 dsc_extractor 提取
在 dyld 源代码的 launch-cache 文件夹里面找到 dsc_extractor.cpp，将 653 行的“#if 0”修改为“#if 1”，然后用如下命令编译生成 dsc_extractor，并使用它提取所有缓存文件：
$ clang++ dsc_extractor.cpp dsc_iterator.cpp -o dsc_extractor
$ ./dsc_extractor ./dyld_shared_cache_arm64 ./
六、总结
每个 MachO 都会由一个 imageLoader 来处理加载和依赖管理的操作，这里是由 dyld 来安排。主程序 app 的 image 的加载是由内核来完成的。其他的动态库的加载细节可以参考上面提到的 link 方法实现，当一个 image 加载完毕，dyld 会发送 dyld_image_state_bound 通知；著名的 hook 工具 fishhook 的实现原理也是借助监听这个通知，在回调里完成 hook 操作的。
七、文章
01_Jack & dyld源码解读
伊织__ & Mac - otool
RemisKrlet & App启动过程 - dyld加载动态库
dyld详解