对Link Map File的初步认识

什么是link map file

link map file中文直译为链接映射文件，它是在xcode生成可执行文件的同时生成的链接信息文件，用于描述可执行文件的构造部分，包括了代码段和数据段的分布情况。xcode在生成可执行文件的时候默认情况下不生成该文件，需要开发者手动设置target --> build setting --> write link map file为yes：

这里还可以设置link map存放的位置，默认的位置为：

$(target_temp_dir)/$(product_name)-linkmap-$(current_variant)-$(current_arch).txt

例如：

/users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/intermediates.noindex/linkmaptest.build/debug-iphonesimulator/linkmaptest.build/linkmaptest-linkmap-normal-x86_64.txt

开发者也可以根据自己的需要自行设置该文件的位置。

link map file的组成

打开link map file，里面包含了以下几个部分：

1. path

# path: /users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/products/debug-iphonesimulator/linkmaptest.app/linkmaptest

path是生成可执行文件的路径。

2. arch

# arch: x86_64

arch指代架构类型。

3. object files：

# object files:
[ 0] linker synthesized
[ 1] /users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/intermediates.noindex/linkmaptest.build/debug-iphonesimulator/linkmaptest.build/linkmaptest.app-simulated.xcent
[ 2] /users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/intermediates.noindex/linkmaptest.build/debug-iphonesimulator/linkmaptest.build/objects-normal/x86_64/viewcontroller.o
[ 3] /users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/intermediates.noindex/linkmaptest.build/debug-iphonesimulator/linkmaptest.build/objects-normal/x86_64/main.o
[ 4] /users/zhanggui/library/developer/xcode/deriveddata/linkmaptest-ffnpzjkbsmhwvdcxorqbxpyvjtob/build/intermediates.noindex/linkmaptest.build/debug-iphonesimulator/linkmaptest.build/objects-normal/x86_64/appdelegate.o
[ 5] /applications/xcode.app/contents/developer/platforms/iphonesimulator.platform/developer/sdks/iphonesimulator12.1.sdk/system/library/frameworks//foundation.framework/foundation.tbd
[6]/applications/xcode.app/contents/developer/platforms/iphonesimulator.platform/developer/sdks/iphonesimulator12.1.sdk/usr/lib/libobjc.tbd
[7]/applications/xcode.app/contents/developer/platforms/iphonesimulator.platform/developer/sdks/iphonesimulator12.1.sdk/system/library/frameworks//uikit.framework/uikit.tbd

object files列举了可执行文件里所有的obj以及tbd。每一行代表对文件的编号。例如viewcontroller.o文件，其编号为2。编号的具体作用稍后介绍。

4. sections

# sections:
# address   size        segment section
0x100001730 0x00000333  __text  __text
0x100001a64 0x0000002a  __text  __stubs
0x100001a90 0x00000056  __text  __stub_helper
0x100001ae6 0x00000a27  __text  __objc_methname
0x10000250d 0x0000003c  __text  __objc_classname
0x100002549 0x0000086d  __text  __objc_methtype
0x100002db6 0x0000007a  __text  __cstring
0x100002e30 0x00000182  __text  __entitlements
0x100002fb4 0x00000048  __text  __unwind_info
0x100003000 0x00000010  __data  __nl_symbol_ptr
0x100003010 0x00000010  __data  __got
0x100003020 0x00000038  __data  __la_symbol_ptr
0x100003058 0x00000010  __data  __objc_classlist
0x100003068 0x00000010  __data  __objc_protolist
0x100003078 0x00000008  __data  __objc_imageinfo
0x100003080 0x00000be8  __data  __objc_const
0x100003c68 0x00000010  __data  __objc_selrefs
0x100003c78 0x00000008  __data  __objc_classrefs
0x100003c80 0x00000008  __data  __objc_superrefs
0x100003c88 0x00000008  __data  __objc_ivar
0x100003c90 0x000000a0  __data  __objc_data
0x100003d30 0x000000c0  __data  __data

单从字面含义理解：每个section包含了address、size、segment以及section。介绍之前，这里先简单介绍一下mach-o文件。
上面第一部分的path是可执行文件的路径，使用iterm进去到该文件夹，然后使用file命令即可查看该文件的类型：

file linkmaptest

输出结果为：

linkmaptest: mach-o 64-bit executable x86_64

可以知道该文件是一个mach-o格式的文件，它是ios系统应用执行文件格式。mach-o文件中的虚拟地址最终会被映射到物理地址上，这些地址会被分为不同的段类型：_ _ text 、_ _ data以及_ _ linkedit等。各个段的含义如下：

1. _ _ text包含了被执行的代码。这些代码是只读、可执行
2. _ _ data包含了包含了将会被更改的数据，例如全局变量、静态变量等，可读写，但是不可执行
3. _ _ linkedit 包含了加载程序的元数据，比如函数名称和地址，只读。

segment又被划分成了不同的section，不同的section存储了不同的信息，例如 _ _ objc _ methname 为方法的名称。
再回顾上面的sections，address是起始位置、size是大小、segment是段、section。

5. symbols

# address   size        file  name
0x100001730 0x0000003c  [  2] -[viewcontroller viewdidload]
0x100001770 0x00000092  [  3] _main
0x100001810 0x00000080  [  4] -[appdelegate application:didfinishlaunchingwithoptions:]
0x100001890 0x00000040  [  4] -[appdelegate applicationwillresignactive:]
0x1000018d0 0x00000040  [  4] -[appdelegate applicationdidenterbackground:]
0x100001910 0x00000040  [  4] -[appdelegate applicationwillenterforeground:]
0x100001950 0x00000040  [  4] -[appdelegate applicationdidbecomeactive:]
0x100001990 0x00000040  [  4] -[appdelegate applicationwillterminate:]
0x1000019d0 0x00000020  [  4] -[appdelegate window]
0x1000019f0 0x00000040  [  4] -[appdelegate setwindow:]
0x100001a30 0x00000033  [  4] -[appdelegate .cxx_destruct]
0x100001a64 0x00000006  [  5] _nsstringfromclass
0x100001a6a 0x00000006  [  7] _uiapplicationmain
0x100001a70 0x00000006  [  6] _objc_autoreleasepoolpop
0x100001a76 0x00000006  [  6] _objc_autoreleasepoolpush
0x100001a7c 0x00000006  [  6] _objc_msgsendsuper2
0x100001a82 0x00000006  [  6] _objc_retainautoreleasedreturnvalue
0x100001a88 0x00000006  [  6] _objc_storestrong
0x100001a90 0x00000010  [  0] helper helper
0x100001aa0 0x0000000a  [  5] _nsstringfromclass
0x100001aaa 0x0000000a  [  6] _objc_autoreleasepoolpop
0x100001ab4 0x0000000a  [  6] _objc_autoreleasepoolpush
0x100001abe 0x0000000a  [  6] _objc_msgsendsuper2
0x100001ac8 0x0000000a  [  6] _objc_retainautoreleasedreturnvalue
0x100001ad2 0x0000000a  [  6] _objc_storestrong
0x100001adc 0x0000000a  [  7] _uiapplicationmain
0x100001ae6 0x0000000c  [  2] literal string: viewdidload
. . .

根据sections的起始地址，可以将symbols分为sections个数的组，例如0x100001730到0x100001a64之间，就是 _ _ test代码区。
symbols包含的信息有：

1. address：起始地址
2. size：所占内存大小，这里使用16进制表示。
3. file：该name所在的文件编号，也就是object files部分的中括号的数字，例如-[viewcontroller viewdidload]对应的文件编号为2，根据object files部分可以看到所属的文件为：viewcontroller.o。这样可以计算某个o文件所占内存的大小。只需要把symbols中编号为o编号symbols累加统计即可。
4. name就是该sybmols的名称。

6. dead stripped symbols

# dead stripped symbols:
#           size        file  name
<<dead>>    0x00000018  [  2] cie
<<dead>>    0x00000018  [  3] cie
<<dead>>    0x00000006  [  4] literal string: class
<<dead>>    0x00000008  [  4] literal string: v16@0:8
<<dead>>    0x00000018  [  4] cie
. . .

上面便是对link map file做了简单的介绍。

zlinkmapparser

花了两天的时间，根据对link map file的学习，使用ruby写了一个脚本文件，可以方便地统计出指定link map file中的组件或者tbd占用内存大小，类似：

appdelegate.o          8.50kb
viewcontroller.o          735b
linkmapdemo.app-simulated.xcent          386b
main.o          192b
 linker synthesized          128b
libobjc.tbd          120b
foundation.tbd          24b
uikit.tbd          24b
总大小为(仅供参考)：10.07kb

想了解更多可以访问zlinkmapparser

总结

1. 苹果开发还是有很多细节的东西需要去学习去了解。
2. 学习一门脚本语言，也会给平时的开发带来很大的方便。

参考

1. mach-o可执行文件
2. ios调优|深入理解link map file
3. ios app可执行文件的组成

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