由上所知一个通用二进制格式包含了很多个 Mach-O 文件格式,下面我们来具体说说这个格式。Mach-O 文件格式在官方文档中有一个描述图,是很多教程中都引用到的,我重新绘制了一版更清晰的:
可以看的出 Mach-O 主要由 3 部分组成:
- Mach-O 头(Mach Header):这里描述了 Mach-O 的 CPU 架构、文件类型以及加载命令等信息;
- 加载命令(Load Command):描述了文件中数据的具体组织结构,不同的数据类型使用不同的加载命令表示;
- 数据区(Data):Data 中每一个段(Segment)的数据都保存在此,段的概念和 ELF 文件中段的概念类似,都拥有一个或多个 Section ,用来存放数据和代码。
在正式进入加载命令这一过程之前,先来学习一下 Mach-O 的 Data 区域,其中由 Segment 段和 Section 节组成。先来说 Segment 的组成,以下代码仍旧来自 loader.h
:
部分的 Segment (主要指的 __TEXT
和 __DATA
)可以进一步分解为 Section。之所以按照 Segment -> Section 的结构组织方式,是因为在同一个 Segment 下的 Section,可以控制相同的权限,也可以不完全按照 Page 的大小进行内存对其,节省内存的空间。而 Segment 对外整体暴露,在程序载入阶段映射成一个完整的虚拟内存,更好的做到内存对齐(可以继续参考 OS X & iOS Kernel Programming 一书的第一章内容)。下面给出 Section 具体的数据结构
下面列举一些常见的 Section。
Section | 用途 |
---|---|
__TEXT.__text |
主程序代码 |
__TEXT.__cstring |
C 语言字符串 |
__TEXT.__const |
const 关键字修饰的常量 |
__TEXT.__stubs |
用于 Stub 的占位代码,很多地方称之为桩代码。 |
__TEXT.__stubs_helper |
当 Stub 无法找到真正的符号地址后的最终指向 |
__TEXT.__objc_methname |
Objective-C 方法名称 |
__TEXT.__objc_methtype |
Objective-C 方法类型 |
__TEXT.__objc_classname |
Objective-C 类名称 |
__DATA.__data |
初始化过的可变数据 |
__DATA.__la_symbol_ptr |
lazy binding 的指针表,表中的指针一开始都指向 __stub_helper
|
__DATA.nl_symbol_ptr |
非 lazy binding 的指针表,每个表项中的指针都指向一个在装载过程中,被动态链机器搜索完成的符号 |
__DATA.__const |
没有初始化过的常量 |
__DATA.__cfstring |
程序中使用的 Core Foundation 字符串(CFStringRefs ) |
__DATA.__bss |
BSS,存放为初始化的全局变量,即常说的静态内存分配 |
__DATA.__common |
没有初始化过的符号声明 |
__DATA.__objc_classlist |
Objective-C 类列表 |
__DATA.__objc_protolist |
Objective-C 原型 |
__DATA.__objc_imginfo |
Objective-C 镜像信息 |
__DATA.__objc_selfrefs |
Objective-C self 引用 |
__DATA.__objc_protorefs |
Objective-C 原型引用 |
__DATA.__objc_superrefs |
Objective-C 超类引用 |
https://www.desgard.com/iOS-Source-Probe/C/mach-o/Mach-O%20文件格式探索.html