MachO 文件简介

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一、Mach-O文件概述

  • Mach-O其实是Mach Object文件格式的缩写,是mac以及iOS上可执行文件的格式, 类似于windows上的PE格式 (Portable Executable ), linux上的elf格式 (Executable and Linking Format);它是一种用于可执行文件、目标代码、动态库的文件格式。作为a.out格式的替代,Mach-O提供了更强的扩展性。
  • 属于MachO格式的常见文件
    • File指令-----通过 $file 文件路径 查看文件类型
    • 1.目标文件.o
      • clang -o 生成文件名 文件1 文件2 ,eg:clang -o demo test1 test2 直接生成MachO可执行文件,可拆分两步:(编译和连接
        • a.clang -c 文件1 文件2 ,eg:clang -c test1 test2 多个源文件编译生成多个.o目标文件;
        • b.clang -o 生成文件名 文件1 文件2, eg:clang -o demo test1.o test2.o 多个.o目标文件,连接成一个MachO可执行文件;
    • 2.库文件
      • .a
        • 查找.a的库 $find / -name "*.a"
      • .dylib
        • 查找.dylib的库 $find / -name "*.dylib"
      • Framework
    • 3.可执行文件
      • dyld ------ 动态连接器 dynamic linker
      • .dsym ------ 符号表 ,release 版本生成项目名.app.dSYM文件夹,路径../Contents/Resources/DWARF中生成 Mach-O dSYM companion file 格式的文件,是该项目的符号表;

二、可执行文件 MachO

  • 1、MachO文件的架构
    • 在Xcode中查看target的Mach-O类型
    • debug模式下只会生成一种架构;
    • release模式下当适配系统为iOS11以下时,会有多种架构;
  • 2、可以设置编译出不同架构
    • 1.需要支持的架构可以在Architectures中添加;
    • 2.Build Active Architecture Only调试时可以设置debug模式下为Yes,只编译出一种架构;若发布debug包供测试时,可设置为NO;release 模式需要支持多种架构;
  • 3、universal/Fat binary(通用二进制文件)
    • 苹果公司提出的一种程序代码。能同时适用多种架构的二进制文件,同一个程序包中同时为多种架构提供最理想的性能。因为需要储存多种代码,通用二进制应用程序通常比单一平台二进制的程序要大。但是由于两种架构有共同的非执行资源,所以并不会达到单一版本的两倍之多。而且由于执行中只调用一部分代码,运行起来也不需要额外的内存。
    • 1.使用lipo -info 可以查看MachO文件包含的架构 $lipo -info MachO文件名
    • 2.使用lipo –thin 拆分某种架构 $lipo MachO文件名 -thin 架构名 -output 输出文件名称
    • 3.使用lipo -create 合并多种架构 $lipo -create MachO1 MachO2 -output 输出文件路径

三、MachO文件结构

苹果官方图片

  • 1、Mach-O 的组成结构如图所示包括了:
    • 1.Header 包含该二进制文件的一般信息(相当于一本书的序言)
      • 字节顺序、架构类型、加载指令的数量等。
      • 使得可以快速确认一些信息,比如当前文件用于32位还是64位,对应的处理器是什么、文件类型是什么
    • 2.Load commands 一张包含很多内容的表(相当于一本书的目录)
      • 内容包括区域的位置、符号表、动态符号表等。
    • 3.Data 通常是对象文件中最大的部分(相当于一本书的内容)
      • 包含Segement的具体数据
  • 2、universal/Fat binary(通用二进制文件)的MachO文件——多个MachO文件叠在一起;
    • Fat Headers 中包含所有的架构信息,利用otool -f 文件名可以查看所有架构,如图:
    • 用可视化工具MachOView查看,如图:
  • 3、Header的数据结构

  • 4、LoadCommands 数据结构和意义

  • 5、Data 段数据结构

四、总结

  • MachO 是一种文件格式
    • 包含:可执行文件、动态库、静态库、目标文件、dyld等;
    • 可执行文件:
      • 查看某个文件:file
      • 通用二进制文件 fat/universy biniary
      • lipo 命令
        • lipo -thin 拆分架构
        • lipo -create 合并架构
  • MachO结构
    • Header
      • 用于快速确认文件 cpu类型,文件类型
      • 与LoadCommands之间紧密相连;
    • LoadCommands
      • 用于描述每一段起始位置,指示加载器如何加载二进制文件
      • 与Data之间有一段空区域,可以写汇编代码;
    • Data
      • 存放数据 代码、字符串常量、类、方法等;