iOS動態庫的使用
目錄
- 動態庫和靜態庫的區別
- 建立動態庫
- 使用動態庫 3.1. 添加爲依賴庫-啓動時加載 3.2. 運行時加載
- 注入動態庫
- yololib
前言
說到動態庫，就不得不提靜態庫。靜態庫能夠看作是一個具備特定功能的代碼塊，若是app中引用了靜態庫，則在編譯時會將靜態庫直接複製到app的可執行文件（也就是mach-o）中。 使用靜態庫會致使mach-o文件過大，而mach-o文件直接影響app的啓動時間和執行時佔用的內存大小。c++
爲了減小mach-o文件的大小，須要用到動態庫。當app中引用了動態庫時，動態庫並不會被複制到app的mach-o文件中，只有當動態庫真正被用到時，纔會去加載（加載到內存中）和連接（動態庫可能引用了其餘庫）動態庫，多是在app啓動時或者是運行時。git
1. 動態庫和靜態庫的區別
靜態庫的後綴名是以.a結尾，動態庫的後綴名能夠是.dylib或.framework結尾，全部的系統庫都屬於動態庫，在iOS中通常使用framework做爲動態庫。github
下面是apple官方的兩張圖，表示app啓動後內存的使用狀況，很形象的說明了靜態庫和動態庫的區別bash
使用靜態庫的app 架構
在使用static linker連接app時，靜態庫會被完整的加載到app的mach-o文件（上圖中的Application file）中，做爲mach-o文件的一部分，而動態庫不會被添加到mach-o文件中，這能夠有效減小mach-o文件的大小。 若是app將動態庫做爲它的依賴庫，則在mach-o文件中會添加了一個動態庫的引用；若是app在運行時動態加載動態庫，則在mach-o文件中不會添加動態庫的引用。app
在使用app時，靜態庫和動態庫都會被加載到內存中。當多個app使用同一個庫時，若是這個庫是動態庫，因爲動態庫是能夠被多個app的進程共用的，因此在內存中只會存在一份；若是是靜態庫，因爲每一個app的mach-o文件中都會存在一份，則會存在多份。相對靜態庫，使用動態庫能夠減小app佔用的內存大小。iphone
另外，使用動態庫能夠縮短app的啓動時間。緣由是，使用動態庫時，app的mach-o文件都會比較小；app依賴的動態庫可能已經存在於內存中了（其餘已啓動的app也依賴了這個動態庫），因此不須要重複加載。ide
2. 建立動態庫
上文提到過，動態庫通常有兩種，分別以.framework和.dylib後綴結尾，一般把它們叫作Framework和Shared Library。Framework本質上是由Shared Library加上頭文件header和其餘資源文件打包得來的。函數
下面以建立LibPersonFramework爲例ui
-
建立一個新工程，選擇
iOS -> Cocoa Touch Framework
-
實現framework，並指定對外的頭文件
定義頭文件LibPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface LibPerson : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name ;
- (void)watch;
- (void)eat;
@end
複製代碼
指定LibPersonFramework.h和LibPerson.h爲對外的頭文件
指定framework的架構模式，這裏選擇了Generic iOS Device機型，而後build一下，就會建立一個通用mach-o文件，包含了arm64和arm_v7兩種架構。若是選擇了模擬器，會建立一個x86_64架構的mach-o文件。
須要注意的是，App和它依賴的framework的架構必須兼容，也就是說，在建立可執行文件時，要麼都是真機，要麼都是模擬器。固然，也能夠分別在真機和模擬器兩種模式下建立framwork，而後使用lipo命令來將兩個framework內部的同名mach-o文件合併成一個通用mach-o文件，這樣，無論App是什麼架構模式，都能正確使用這個framework了。
3. 使用動態庫
使用動態庫有兩種方式，一種是將動態庫添加爲依賴庫，這樣會在工程啓動時加載動態庫，一種是使用dlopen在運行時加載動態庫，這兩種方式的區別在於加載動態庫的時機。
在iOS中通常使用第一種方法，第二種方式通常在mac開發中使用，若是在iOS中使用了這種方式，是不能上架到App Store的。
3.1. 添加爲依賴庫-啓動時加載
建立一個新的工程DylibDemo，並引入LibPersonFramework.framework，在main.m文件中調用這個framework中的方法
這個時候，app工程已經對LibPersonFramework.framework產生了依賴，對於系統framework，到這一步就能夠了，由於系統framework已經被預先安裝在iphone上了。對於自定義的framework，還須要經過下面一步來將framework複製到app的安裝包中。
最後運行一下，調用成功！
2018-06-04 16:32:09.076551+0800 DylibDemo[1790:700462] wang is watching TV!
2018-06-04 16:32:09.078597+0800 DylibDemo[1790:700462] wang is eating!
複製代碼
3.2. 運行時加載
在運行時加載動態庫，是指不須要在工程中引入動態庫，做爲替代，在代碼中使用dlopen()這個函數來加載動態庫，在調用完成以後，須要調用相同次數的dlclose()函數來關閉動態庫。 除了dlopen()和dlclose()之外，另外還有一個dlsym()函數來根據傳入的symbol獲取對應數據或函數的地址。在本例中，會使用runtime機制來代替dlsym()函數。（dlsym()通常是在c或c++中使用）
1. 建立新工程DylibDemo-Runtime，添加被調用庫的頭文件LibPerson.h（這裏不須要添加LibPersonFramework.framework）
2. 在main.m文件中加載和調用LibPersonFramework.framework
void loadWhenRunTime(){
// Open the library.
NSString *bundlePath = [[NSBundle mainBundle]pathForResource:@"LibPersonFramework" ofType:nil];
void* lib_handle = dlopen([bundlePath UTF8String], RTLD_LOCAL);
if (!lib_handle) {
NSLog(@"[%s] main: Unable to open library: %s\n",
__FILE__, dlerror());
exit(EXIT_FAILURE);
}
Class class_person = objc_getClass("LibPerson");
LibPerson *person = [class_person new];
person.name = @"wang";
[person watch];
[person eat];
// Close the library.
if (dlclose(lib_handle) != 0) {
NSLog(@"[%s] Unable to close library: %s\n",
__FILE__, dlerror());
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
複製代碼
dlopen()函數須要傳入兩個參數path和mode，path表示動態庫的mach-o文件的路徑，mode中能夠包含多個標識符，好比RTLD_LAZY和RTLD_NOW表示動態庫中的symbol何時被加載，RTLD_GLOBAL和RTLD_LOCAL表示symbol的可見性。（詳情可經過終端命令man dlopen查看）
上述代碼中，path指定動態庫是在生成的app包中，文件名爲LibPersonFramework；mode的值是RTLD_LOCAL，表示在使用dlsym()函數時，只能經過dlopen()函數返回的handle來獲取傳入的symbol的地址，因爲在例中並不會使用dlsym()函數，因此大可沒必要關注這個值。
另外，在上述代碼中還有一點須要注意的，在建立LibPerson類的對象時，不能直接使用LibPerson *person = [LibPerson new]，若是這樣作，程序會報以下編譯錯誤：
Undefined symbols for architecture arm64:
"_OBJC_CLASS_$_LibPerson", referenced from:
objc-class-ref in main.o
ld: symbol(s) not found for architecture arm64
複製代碼
這是由於在編譯時，若是調用了[LibPerson new]，編譯器會去驗證app的mach-o文件以及它依賴的動態庫的mach-o文件中是否有這個類的定義。 因爲在編譯時，程序尚未加載動態庫LibPersonFramework，而程序只包含了LIbPerson類的頭文件，並無它對應的.m文件（編譯器只會將.m文件編譯到最終的mach-o文件中），因此編譯器在app的mach-o文件以及它依賴的動態庫中找不到LibPerson類的定義，而後編譯器就報錯了。
從上述代碼能夠看出，在建立LibPerson類的對象時，程序中其實已經加載了LibPersonFramework，也就是說，在那個時候程序中已經有這個類的定義了。因此，上述代碼中使用了下列代碼來」欺騙「編譯器。
Class class_person = objc_getClass("LibPerson");
LibPerson *person = [class_person new];
複製代碼
3. 添加動態庫LibPersonFramework文件
首先build一下，生成app的包文件
這個時候可能會報編譯錯誤，說找不到LibPersonFramework，因此接下來就須要添加LibPersonFramework。 在以前建立的LibPersonFramework.framework中，找到動態庫LibPersonFramework
找到app的包文件，鼠標右鍵點擊顯示包內容，而後將這個LibPersonFramework文件複製到這裏
4. 給動態庫重簽名
這個時候運行一下，dlopen()函數會報錯，它不能加載LibPersonFramework，這個是簽名出錯了。雖然生成framework和運行app使用的是同一個證書，可是這裏使用的並非整個framework，因此這裏須要使用codesign強制重簽名一下。
添加一個腳本
/usr/bin/codesign --force --sign "$EXPANDED_CODE_SIGN_IDENTITY" "$BUILT_PRODUCTS_DIR/$TARGET_NAME.app/LibPersonFramework"
複製代碼
到這裏就作完了，運行一下，應該是成功的！
4. 注入動態庫
注入動態庫是指，給一個現有的mach-o添加一個動態庫，這樣能夠在一個現有的app中執行動態庫的代碼。在給現有app注入動態庫時，這個動態庫只能做爲一個依賴庫被注入，這是由於在注入以前，不能在現有app中執行代碼，因此也就不能使用dlopen()函數來加載動態庫了。
首先，觀察一下，當一個app添加了一個依賴庫以後，會有哪些變化。在上文中，DylibDemo添加了一個依賴庫LibPersonFramework.framework，下面就以這個項目做爲例子。
-
項目生成的app包中增長了Frameworks文件，若是是系統動態庫，則不會被添加到app包中。
-
mach-o文件中增長了一條
Load Commands數據，這條記錄表示了app對指定的動態庫的依賴。
使用MachOView打開app包中的mach-o文件
在app啓動時，會自動根據Load Commands指定的路徑去加載動態庫，因此必須保證路徑下存在對應的動態庫。
下面舉個例子
新建一個動態庫LibInjectFramework，下面會將這個動態庫注入到一個現有app中，若是注入成功，則圖中的+[load]方法會被執行。
新建一個項目DylibDemo-Inject，這個項目什麼代碼都沒有，只是一個空項目，下面須要將動態庫LibInjectFramework注入到這個項目中。
-
將動態庫LibInjectFramework複製到這個項目的app包中
-
添加動態庫依賴
這一步須要修改被注入app的mach-o文件，這裏使用yololib來完成。將yololib下載後，而後編譯，將生產的命令複製到/usr/local/bin或$PATH中的其餘路徑，這樣就能夠在終端使用這個命令了。 yololib須要兩個參數，第一個參數指定被修改的mach-o文件的路徑，第二個參數指定動態庫的路徑。
在項目中，添加兩個腳本命令，分別用來重簽名動態庫和修改mach-o文件
/usr/bin/codesign --force --sign "$EXPANDED_CODE_SIGN_IDENTITY" "$BUILT_PRODUCTS_DIR/$TARGET_NAME.app/Frameworks/LibInjectFramework"
yololib "$BUILT_PRODUCTS_DIR/$TARGET_NAME.app/$TARGET_NAME" "Frameworks/LibInjectFramework"
複製代碼
執行，控制檯應該會輸出下面這句
Inject success😊😊😊😊😊😊😊😊😊😊
複製代碼
須要注意的是，這個項目只有在第一次運行時會成功，由於屢次運行，會在mach-o文件中增長多個相同的Load Command。解決方法是保存一個原始的mach-o文件，而後每次運行前替換。
5. yololib
在使用yololib去添加動態庫依賴時，會修改mach-o文件的兩個地方
- 修改mach-o文件的頭文件
mach header的定義
struct mach_header_64 {
uint32_t magic; /* mach magic number identifier */
cpu_type_t cputype; /* cpu specifier */
cpu_subtype_t cpusubtype; /* machine specifier */
uint32_t filetype; /* type of file */
uint32_t ncmds; /* number of load commands */
uint32_t sizeofcmds; /* the size of all the load commands */
uint32_t flags; /* flags */
uint32_t reserved; /* reserved */
};
複製代碼
因爲增長了一條Load Command，因此須要修改的是ncmds和sizeofcmds這兩個字段，它們分別表示Load Command的總數目和總大小。
- 添加一個
dylib_command結構體
動態庫的信息是以dylib_command結構體的形式被存儲，dylib_command的定義
struct dylib_command {
uint32_t cmd; /* LC_ID_DYLIB, LC_LOAD_{,WEAK_}DYLIB,
LC_REEXPORT_DYLIB */
uint32_t cmdsize; /* includes pathname string */
struct dylib dylib; /* the library identification */
};
struct dylib {
union lc_str name; /* library's path name */ uint32_t timestamp; /* library's build time stamp */
uint32_t current_version; /* library's current version number */ uint32_t compatibility_version; /* library's compatibility vers number*/
};
複製代碼
建立一個dylib_command結構體，並添加到全部Load Command以後，
fseek(newFile, sizeofcmds, SEEK_CUR);
struct dylib_command dyld;
fread(&dyld, sizeof(struct dylib_command), 1, newFile);
NSLog(@"Attaching dylib..\n\n");
dyld.cmd = LC_LOAD_DYLIB;
//cmd的大小是dylib_command結構體的大小加上path的大小。
dyld.cmdsize = (uint32_t) dylib_size;
dyld.dylib.compatibility_version = DYLIB_COMPATIBILITY_VERSION;
dyld.dylib.current_version = DYLIB_CURRENT_VER;
dyld.dylib.timestamp = 2;
//指定從哪裏開始是name
dyld.dylib.name.offset = sizeof(struct dylib_command);
fseek(newFile, -sizeof(struct dylib_command), SEEK_CUR);
fwrite(&dyld, sizeof(struct dylib_command), 1, newFile);
複製代碼
緊跟着被添加的Load_Command，添加動態庫的path字符串。
fwrite([data bytes], [data length], 1, newFile);
複製代碼
在添加新的Load_Command時，是直接使用新數據來覆蓋就數據的，由於Load_Command和Section之間還預留了一部分空間，因此直接覆蓋不會影響Section的數據。
- 1. iOS 使用動態庫
- 2. iOS靜態庫和動態庫的創建和使用
- 3. iOS - swift 後使用打包動態庫
- 4. WWDC2014之iOS使用動態庫
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