iOS開發你不知道的事-編譯&連接

對於日常的應用程序開發，咱們不多須要關注編譯和連接過程。咱們日常Xcode開發就是集成的的開發環境（IDE）,這樣的IDE通常都將編譯和連接的過程一步完成，一般將這種編譯和連接合併在一塊兒的過程稱爲構建，即便使用命令行來編譯一個源代碼文件,簡單的一句gcc hello.c命令就包含了很是複雜的過程!

正是由於集成開發環境的強大，不少系統軟件的運行機制與機理被掩蓋，其程序的不少莫名其妙的錯誤讓咱們無所適從，面對程序運行時種種性能瓶頸咱們一籌莫展。咱們看到的是這些問題的現象，可是卻很難看清本質，全部這些問題的本質就是軟件運行背後的機理及支撐軟件運行的各類平臺和工具，若是能深刻了解這些機制，那麼解決這些問題就可以遊刃有餘。

編譯流程分析

如今咱們經過一個C語言的經典例子，來具體瞭解一下這些機制：

#include <stdio.h>
int main(){
    printf("Hello World");
    return 0;
}
複製代碼

在linux下只須要一個簡單的命令（假設源代碼文件名爲hello.c）：

$ gcc hello.c
$ ./a.out
Hello World
複製代碼

其實上述過程能夠分解爲四步:

• 預處理（Prepressing）
• 編譯（Compilation）
• 彙編（Assembly）
• 連接（Linking）

預編譯

首先是源代碼文件hello.c和相關的頭文件（如stdio.h等）被預編譯器cpp預編譯成一個.i文件。第一步預編譯的過程至關於以下命令（-E 表示只進行預編譯）：

$ gcc –E hello.c –o hello.i
複製代碼

還能夠下面的表達

$ cpp hello.c > hello.i
複製代碼

預編譯過程主要處理源代碼文件中以」#」開頭的預編譯指令。好比#include、#define等，主要處理規則以下：

• 將全部的#define刪除，並展開全部的宏定義
• 處理全部條件預編譯指令，好比#if，#ifdef，#elif，#else，#endif
• 處理#include預編譯指令，將被包含的文件插入到該預編譯指令的位置。
• 刪除全部的註釋//和/**/
• 添加行號和文件名標識，好比#2 「hello.c」 2。
• 保留全部的#pragma編譯器指令

截圖個你們看看效果

通過預編譯後的文件（.i文件）不包含任何宏定義，由於全部的宏已經被展開，而且包含的文件也已經插入到.i文件中，因此當咱們沒法判斷宏定義是否正確或頭文件包含是否正確時，能夠查看預編譯後的文件來肯定問題。

編譯（compliation）

編譯過程就是把預處理完的文件進行一系列的：詞法分析、語法分析、語義分析及優化後生產相應的彙編代碼文件，此過程是整個程序構建的核心部分，也是最複雜的部分之一。其編譯過程至關於以下命令：

$ gcc –S hello.i –o hello.s
複製代碼

經過上圖咱們不可貴出，經過命令獲得彙編輸出文件 hello.s.

彙編（assembly）

彙編器是將彙編代碼轉變成機器能夠執行的指令，每個彙編語句幾乎對應一條機器令。因此彙編器的彙編過程相對於編譯器來說比較簡單，它沒複雜的語法，也沒有語義，也不須要作指令優化，只是根據彙編指令和機器指令的對照表一一翻譯就能夠了。其彙編過程至關於以下命令：

as hello.s –o hello.o
複製代碼

或者

gcc –c hello.s –o hello.o
複製代碼

或者使用gcc命令從C源代碼文件開始，通過預編譯、編譯和彙編直接輸出目標文件：

gcc –c hello.c –o hello.o
複製代碼

連接（linking）

  連接一般是一個讓人比較費解的過程，爲何彙編器不直接輸出可執行文件而是輸出一個目標文件呢？爲何要連接？下面讓咱們來看看怎麼樣調用ld才能夠產生一個可以正常運行的Hello World程序：

注意默認狀況沒有gcc / 記得 ：
$ brew install gcc
複製代碼

連接相應的庫

下面在貼出咱們的寫出的源代碼是如何變成目標代碼的流程圖：

主要經過咱們的編譯器作了如下任務：掃描、語法分析、語義分析、源代碼優化、代碼生成和目標代碼優化

到這咱們就能夠獲得如下的文件，不知道你是否有和我一塊兒操做，玩得感受仍是不錯，繼續往下面看

iOS的編譯器

iOS如今爲了達到更牛逼的速度和優化效果，採用了LLVM

LLVM採用三相設計，前端Clang負責解析，驗證和診斷輸入代碼中的錯誤，而後將解析的代碼轉換爲LLVM IR，後端LLVM編譯把IR經過一系列改進代碼的分析和優化過程提供，而後被髮送到代碼生成器以生成本機機器代碼。

編譯器前端的任務是進行：

• 語法分析
• 語義分析
• 生成中間代碼(intermediate representation )

在這個過程當中，會進行類型檢查，若是發現錯誤或者警告會標註出來在哪一行。

以上圖解內容所作的是事情和gcc編譯一模模同樣樣！

iOS程序-詳細編譯過程

• 1.寫入輔助文件：將項目的文件結構對應表、將要執行的腳本、項目依賴庫的文件結構對應表寫成文件，方便後面使用；而且建立一個 .app 包，後面編譯後的文件都會被放入包中；
• 2.運行預設腳本：Cocoapods 會預設一些腳本，固然你也能夠本身預設一些腳原本運行。這些腳本都在 Build Phases中能夠看到；
• 3.編譯文件：針對每個文件進行編譯，生成可執行文件 Mach-O，這過程 LLVM 的完整流程，前端、優化器、後端；
• 4.連接文件：將項目中的多個可執行文件合併成一個文件；
• 5.拷貝資源文件：將項目中的資源文件拷貝到目標包；
• 6.編譯 storyboard 文件：storyboard 文件也是會被編譯的；
• 7.連接 storyboard 文件：將編譯後的 storyboard 文件連接成一個文件；
• 8.編譯 Asset 文件：咱們的圖片若是使用 Assets.xcassets 來管理圖片，那麼這些圖片將會被編譯成機器碼，除了 icon 和 launchImage；
• 9.運行 Cocoapods 腳本：將在編譯項目以前已經編譯好的依賴庫和相關資源拷貝到包中。
• 10.生成 .app 包
• 11.將 Swift 標準庫拷貝到包中
• 12.對包進行簽名
• 13.完成打包

編譯過程的確是個比較複雜的過程，還有連接！並非說難就不須要掌握，我我的建議每個進階路上iOS開發人員，都是要了解一下的。不須要你多麼牛逼，可是你能在平時的交流討論，面試中能點出一個兩個相應的點，我相信絕對是逼格滿滿！