代码编译与App运行知识整理

一、Xcode在编译过程中都做了什么

LLVM的架构

iOS编译过程

Objective-C与swift都采用Clang作为编译器前端，编译器前端主要进行语法分析，语义分析，生成中间代码，在这个过程中，会进行类型检查，如果发现错误或者警告会标注出来在哪一行。

编译器后端会进行机器无关的代码优化，生成机器语言，并且进行机器相关的代码优化，根据不同的系统架构生成不同的机器码。 C++ , Objective C都是编译语言。编译语言在执行的时候，必须先通过编译器生成机器码。

1、Clang-LLVM 下的一个源文件的编译过程

代码转换过程

1、预处理 
把宏替换，删除注释，展开头文件，产生 .i 文件。

2、编译
把之前的 .i 文件转换成汇编语言，产生 .s文件。

3、汇编
把汇编语言文件转换为机器码文件，产生 .o 文件。

4、链接
对.o文件中的对于其他的库的引用的地方进行引用，生成最后的可执行文件（同时也包括多个 .o 文件进行 link）。

预处理（Pre-process）：他的主要工作就是将宏替换，删除注释展开头文件，生成 .i 文件。

词法分析 （Lexical Analysis）：将代码切成一个个 token，比如大小括号，等于号还有字符串等。是计算机科学中将字符序列转换为标记序列的过程。

语法分析（Semantic Analysis）：验证语法是否正确，然后将所有节点组成抽象语法树 AST 。由 Clang 中 Parser 和 Sema 配合完成

静态分析（Static Analysis）：使用它来表示用于分析源代码以便自动发现错误。

中间代码生成（Code Generation）：开始IR中间代码的生成了，CodeGen 会负责将语法树自顶向下遍历逐步翻译成 LLVM IR，IR 是编译过程的前端的输出后端的输入。

优化（Optimize）：LLVM 会去做些优化工作，在 Xcode 的编译设置里也可以设置优化级别 （Optimization Level），还可以写些自己的 Pass，官方有比较完整的 Pass 教程： Writing an LLVM Pass — LLVM 5 documentation 。如果开启了 bitcode 苹果会做进一步的优化，有新的后端架构还是可以用这份优化过的 bitcode 去生成。

生成目标文件（Assemble）：生成Target相关Object(Mach-o)

链接（Link）：生成 Executable 可执行文件

2、执行一次 Xcode build 的流程

1、编译信息写入辅助文件，创建编译后的文件架构 name.app

2、处理文件打包信息

Entitlements:
{
    "application-identifier" = "app的bundleid";
    "aps-environment" = development;
}

3、执行cocoapod编译前脚本

例如对于使用CocoaPod的工程会执行Check Pods Manifest.lock

4、编译.m文件 使用CompileC和clang命令。

CompileC ClassName.o ClassName.m normal x86_64 objective-c com.apple.compilers.llvm.clang.1_0.compiler
export LANG=en_US.US-ASCII
export PATH="..."
clang -x objective-c -arch x86_64 -fmessage-length=0 -fobjc-arc... -Wno-missing-field-initializers ... -DDEBUG=1 ... -isysroot iPhoneSimulator10.1.sdk -fasm-blocks ... -I 上文提到的文件 -F 所需要的Framework  -iquote 所需要的Framework  ... -c ClassName.c -o ClassName.o

5、链接需要的Framework，例如Foundation.framework

6、编译xib文件

7、拷贝xib，图片等资源文件到结果目录

8、编译ImageAssets

9、处理info.plist

10、执行CocoaPod脚本

11、拷贝Swift标准库

12、创建.app文件和对其签名

1、dsym文件

我们在每次编译过后，都会生成一个dsym文件。dsym文件中，存储了16进制的函数地址映射。

在App实际执行的二进制文件中，是通过地址来调用方法的。在App crash的时候，第三方工具（Fabric,友盟等）会帮我们抓到崩溃的调用栈，调用栈里会包含crash地址的调用信息。然后，通过dSYM文件，我们就可以由地址映射到具体的函数位置。

3、指令集，bitcode的作用

指令集

指令集是针对设备不同、处理器不一样来的。

iOS模拟器没有arm指令集，iOS模拟器运行的是Mac处理器，运行的是i386｜x86_64指令集。

在xcode设置中 Architectures 有明确设置项 , 当我们编译Framework的时候，也会需要设置指令集。我们的代码编译到指定机器上使用，不同指令集是不通用的，所以当我们需要兼容多个指令集设备的时候，需要根据设置的指令集编辑不同的结果，这样在任一的设备都有对应的可执行程序。

当指令集多的时候，编译打包出来的Framework或者可执行程序就会更大 (动态库和静态库具体 是可执行文件 还是 所有 Framework 哪些变大后续再测试 )

bitcode的作用：

Bitcode是编译后的程序的中间表现，包含Bitcode并上传到App Store Connect的Apps会在App Store上编译和链接。包含Bitcode可以在不提交新版本App的情况下，允许Apple在将来的时候再次优化你的App 二进制文件。
对于iOS Apps，Enable bitcode 默认为YES，是可选的（可以改为NO）。对于WatchOS和tvOS，bitcode是强制的。如果你的App支持bitcode，App Bundle（项目中所有的target）中的所有的Apps和frameworks都需要包含Bitcode。

bitcode 开启的时候，代码最终编译成一个中间状态上传AppStore，根据下载到的不同设备再由一个中间状态转为对应的指令集状态。这样就可以节约很大一部分资源，包体积会更小。

https://juejin.im/post/5c17720af265da615304adc0