文章目錄

main之前
- 1.加載可執行檔案（App 的`.o `檔案的集合）
- 2.加載動态連結庫，進行 rebase 指針調整和 bind 符号綁定；
- 3.Objc 運作時的初始處理，包括 Objc 相關類的注冊、category 注冊、selector 唯一性檢查等；
- 4.初始化，包括了執行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修飾的函數的調用、建立 C++ 靜态全局變量。
啟動時間優化
二進制重排

一般情況下，App 的啟動分為

冷啟動

和

熱啟動

。

冷啟動

是指，

App

點選啟動前，它的程序不在系統裡，需要系統新建立一個

程序

配置設定給它啟動的情況。這是一次完整的啟動過程。

熱啟動

是指，

App

在

冷啟動

後使用者将 App 退背景，在 App 的程序還在系統裡的情況下，使用者重新啟動進入 App 的過程，這個過程做的事情非常少。

main之前

在

main() 函數

執行前，系統主要會做下面幾件事情：

1.加載可執行檔案（App 的 `.o` 檔案的集合）

Mach-O

是針對不同運作時可執行檔案的檔案類型。對于

Fat

檔案來說，可以拆分為各個架構的

thin

檔案，

thin

檔案再進行解包就是

.o

檔案，對一個

.o

檔案進行

file

指令我們會看到如下：

prep_cif.o: Mach-O 64-bit object arm64

如果對 Fat 檔案, Thin 檔案概念比較模糊看這裡

使用

MachOView

進行檢視，其結構如下

iOS開發-main函數之前app做了哪些事main之前啟動時間優化二進制重排

這是一個單個

Object

,一般來說我們會直接檢視某個架構的

.a

檔案。

幾乎所有

Mach-O

都包含這三個

段（segment）

：

__TEXT

__DATA

和

__LINKEDIT

：

__TEXT 包含 Mach header ，被執行的代碼和隻讀常量（如 C 字元串 ）。 隻讀可執行（r-x） 。
__DATA 包含全局變量，靜态變量等。 可讀寫（rw-） 。
__LINKEDIT 包含了加載程式的 『中繼資料』 ，比如函數的名稱和位址。 隻讀（r–） 。

我們可以檢視app程式下的二進制檔案

iOS開發-main函數之前app做了哪些事main之前啟動時間優化二進制重排

Mach-O Universal 檔案 FAT 二進制 檔案，将多種架構的 Mach-O 檔案合并而成。它通過 Fat Header
來記錄不同架構在檔案中的偏移量，Fat Header 占一頁的空間。

按分頁來存儲這些
segement 和 header 會浪費空間，但這有利于 虛拟記憶體 的實作。

2.加載動态連結庫，進行 rebase 指針調整和 bind 符号綁定；

下面的步驟構成了 dyld 的時間線：

Load dylibs -> Rebase -> Bind -> ObjC -> Initializers

加載 Dylib 從主執行檔案的 header 擷取到需要加載的所依賴動态庫清單，而 header 早就被核心映射過。然後它需要找到每個 dylib ，然後打開檔案讀取檔案起始位置，確定它是 Mach-O 檔案。接着會找到代碼簽名并将其注冊到核心。然後在 dylib 檔案的每個 segment 上調用 mmap() 。應用所依賴的 dylib 檔案可能會再依賴其他 dylib ，是以 dyld 所需要加載的是動态庫清單一個遞歸依賴的集合。一般應用會加載 100 到 400 個 dylib 檔案，但大部分都是系統 dylib ，它們會被預先計算和緩存起來，加載速度很快。
Fix-ups 在加載所有的動态連結庫之後，它們隻是處在互相獨立的狀态，需要将它們綁定起來，這就是 Fix-ups 。代碼簽名使得我們不能修改指令，那樣就不能讓一個 dylib 的調用另一個 dylib 。這時需要加很多間接層。現代 code-gen 被叫做 動态 PIC（Position Independent Code） ，意味着代碼可以被加載到間接的位址上。當調用發生時， code-gen 實際上會在 __DATA 段中建立 一個指向被調用者的指針 ，然後加載指針并跳轉過去。是以 dyld 做的事情就是 修正（fix-up） 指針和資料。

Fix-up

有兩種類型，

rebasing

和

binding

。

Rebasing

和

Binding

Rebasing

：在鏡像内部調整指針的指向

Binding

：将指針指向鏡像外部的内容

可以通過

MachOView

檢視

rebase

和

bind

等資訊，下圖可以看到我們常用的

NSLog

iOS開發-main函數之前app做了哪些事main之前啟動時間優化二進制重排

我們使用

PIC

的概念和

fishhook

就可以進行

hook

外部

dylib

的函數，例如

NSLog

，見部落格

Rebasing 在過去，會把 dylib 加載到指定位址，所有指針和資料對于代碼來說都是對的， dyld 就無需做任何 fix-up 了。如今用了 ASLR 後悔将 dylib 加載到新的 随機位址(actual_address) ，這個随機的位址跟代碼和資料指向的 舊位址(preferred_address)
會有偏差，dyld

需要修正這個偏差(
slide )，做法就是将 dylib 内部的指針位址都加上這個偏移量，偏移量的計算方法如下：

ASLR （Address Space Layout Randomization）：位址空間布局随機化，鏡像會在随機的位址上加載。

slide = actual_address - preferred_address

Binding Binding 是處理那些指向 dylib 外部的指針，它們實際上被符号 （symbol） 名稱綁定，也就是個字元串。之前提到 __LINKEDIT 段中也存儲了需要 bind
的指針，以及指針需要指向的符号。dyld

需要找到
symbol 對應的實作，這需要很多計算，去符号表裡查找。找到後會将内容存儲到 __DATA 段中的那個指針中。 Binding 看起來計算量比 Rebasing 更大，但其實需要的 I/O 操作很少，因為之前 Rebasing 已經替 Binding 做過了。

3.Objc 運作時的初始處理，包括 Objc 相關類的注冊、category 注冊、selector 唯一性檢查等；

ObjC Runtime Objective-C 中有很多資料結構都是靠 Rebasing 和 Binding 來 （fix-up） 的，比如 Class 中 指向元類的指針 和 指向方法的指針 。 ObjC 是個動态語言，可以用類的名字來執行個體化一個 類的對象 。這意味着 ObjC Runtime 需要維護一張 映射類名與類的全局表 。當加載一個 dylib 時，其定義的 所有的類 都需要被注冊到這個全局表中。 C++ 中有個問題叫做 易碎的基類（fragile base class） 。 ObjC 就沒有這個問題，因為會在加載時通過 fix-up 動态類中改變執行個體變量的偏移量。

易碎的基類：如果一個程式員無論何時修改了一個類，無論修改的是公共接口部分還是私有成員的聲明部分，他都必須再次編譯包含頭檔案的所有檔案，這就是易碎的基類問題。因為其成員的偏移量有改變，而ObjC會進行 fix-up 來修複執行個體變量的偏移。

在

ObjC

中可以通過

定義類别（Category）

的方式改變一個

類

的方法。有時你想要添加方法的類在另一個 dylib 中，而不在你的鏡像中（也就是對系統或别人的類動刀），這時也需要做些

fix-up

。

ObjC

中的

selector

必須是唯一的。

去除不必要的類，可以通過 infer 等編譯時工具進行檢測，去掉不必要的代碼，減少庫 image 的 mapped
是以減少 category 的數量也是能夠一定量上提高 app 的運作速度

4.初始化，包括了執行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修飾的函數的調用、建立 C++ 靜态全局變量。

+load()

會分别執行每個

類

和

分類

的

+load

方法

attribute((constructor))

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
 
void static __attribute__((constructor)) before_main()
{
    printf("before main\n");
}
 
void static __attribute__((destructor)) after_main()
{
    printf("after main\n");
}
 
int main(int argc, char** argv)
{
    printf("hello world!\n");
}

__attribute__((constructor))

修飾的函數在

main

函數之前執行

__attribute__((destructor))

修飾的函數在

main

函數之後執行

C++ 靜态全局變量 在類加載之前被初始化，限于類中使用。

啟動時間優化

Xcode

為我們提供了擷取各個

dylib

加載時間的方法，在

Xcode

中 Edit

scheme -> Run -> Auguments

将環境變量

DYLD_PRINT_STATISTICS

設為 1

相應地，這個階段對于啟動速度優化來說，可以做的事情包括：

減少動态庫加載。每個庫本身都有依賴關系，蘋果公司建議使用更少的動态庫。靜态庫的加載時間更短，但是當我們的 Extension 和 App 需要使用同一部分代碼時，我們需要将其封裝動态庫 (See this blog)。動态庫同時也能解決二進制封包件過大的問題，蘋果對app包大小判斷是不将動态庫包大小計算在内的。
check framework 應設為 optional 和 required ，如果該 framework 在目前 App 支援的所有 iOS 系統版本都存在，那麼就設為 required ，否則就設為 optional ，因為 optional 會有些額外的檢查；
減少加載啟動後不會去使用的類或者方法。
合并或者删減一些 OC 類，關于清理項目中沒用到的類，可以借助 AppCode 代碼檢查工具：
删減一些無用的靜态變量
删減沒有被調用到或者已經廢棄的方法
盡量不要用 C++ 虛函數(建立虛函數表有開銷)
避免使用 attribute((constructor)) ，可将要實作的内容放在初始化方法中配合 dispatch_once 使用。
+load() 方法裡的内容可以放到首屏渲染完成後再執行，或使用 +initialize() 方法替換掉。因為，在一個 +load() 方法裡，進行運作時方法替換操作會帶來 4 毫秒 的消耗。不要小看這 4 毫秒 ，積少成多，執行 +load() 方法對啟動速度的影響會越來越大。
控制 C++ 全局變量的數量。

二進制重排

二進制重排是虛拟記憶體基于頁和段來加載讀取的原理，抖音團隊對二進制重排有一篇文章進行了講解抖音研發實踐：基于二進制檔案重排的解決方案 APP啟動速度提升超15%

參考文章：

https://www.jianshu.com/p/534a37f588f2

https://www.jianshu.com/p/54d842db3f69

https://blog.automatic.com/how-we-cut-our-ios-apps-launch-time-in-half-with-this-one-cool-trick-7aca2011e2ea

就像女人關注你的細節一樣😅，細節重要，可不要忘了決定成敗的是你本身🙄

iOS開發-main函數之前app做了哪些事main之前啟動時間優化二進制重排

文章目錄

main之前

1.加載可執行檔案（App 的 `.o` 檔案的集合）

2.加載動态連結庫，進行 rebase 指針調整和 bind 符号綁定；

3.Objc 運作時的初始處理，包括 Objc 相關類的注冊、category 注冊、selector 唯一性檢查等；

4.初始化，包括了執行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修飾的函數的調用、建立 C++ 靜态全局變量。

啟動時間優化

二進制重排

繼續閱讀

PAT (Advanced Level) Practise 1135 Is It A Red-Black Tree (30)

UVA 348 Optimal Array Multiplication Sequence

PAT (Advanced Level) Practise 1066 Root of AVL Tree (25)

CSU 1806 Toll

CodeChef PALPROB Palindromeness

ZOJ 1032 Area 2

UVA 590 Always on the run

FZU 1978 Repair the brackets

UVA 10344- 23 out of 5

POJ 2115 C Looooops

ZOJ 3700 Ever Dream

UVA 620 Cellular Structure

swift資料合集

蘋果稽核 Guideline 2.1 - Information Needed

EGORefreshTableHeaderView 解讀代碼解讀 ELTableViewController 的使用寫在最後

今日頭條iOS用戶端啟動速度優化技術調研實測資料

iOS開發-main函數之前app做了哪些事main之前啟動時間優化二進制重排

文章目錄

main之前

1.加載可執行檔案（App 的 .o 檔案的集合）

2.加載動态連結庫，進行 rebase 指針調整和 bind 符号綁定；

3.Objc 運作時的初始處理，包括 Objc 相關類的注冊、category 注冊、selector 唯一性檢查等；

4.初始化，包括了執行 +load() 方法、attribute((constructor)) 修飾的函數的調用、建立 C++ 靜态全局變量。

啟動時間優化

二進制重排

繼續閱讀

1.加載可執行檔案（App 的 `.o` 檔案的集合）