iOS安装包瘦身的那些事儿

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了iOS安装包瘦身的那些事儿相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

在我们提交安装包到App Store的时候，如果安装包过大，有可能会收到类似如下内容的一封邮件：

收到这封邮件的时候，意味着安装包在App Store上下载的时候，有的设备下载的安装包大小会超过100M。对于超过100M的安装包，只能在WIFI环境下下载，不能直接通过4G网络进行下载。

在这里，我们提交App Store的安装包大小为67.6MB，在App Store上显示的下载大小和实际下载下来的大小，我们通过下表做一个对比：

iPhone型号
系统
AppStore 显示大小
下载到设备大小
iPhone6 10.2.1 91.5MB 88.9MB
iPhone6 10.1.1 91.5MB 88.9MB
iPhone6 9.3.5 91.5MB 84.8MB
iPhone 5 9.2 91.5MB 84.8MB
iPhone6 plus 10.0.2 95.7MB 93.2MB
iPhone7 plus 10.3.0 95.7MB 93.2MB
iPhone5C 9.2 83.9MB 76MB
iPhone5S 7.1.1 147MB 144MB
iPhone5C 7.1.2 147MB 未知
iPhone5C 越狱 8.1.1 83.9MB 144MB

从上表可以看到：

  • 在 ios 9 系统以上的手机上，App Store 上的大小都是做了 App Thinning 操作的。
  • 在 iOS 9 以上系统的基础上，plus 手机在 AppStore size 上比其他手机大了 4.2MB，猜测是因为 @3x 图的原因。
  • iOS 9 和 iOS 10 虽然在  AppStore 显示的包大小一致，但是最终下载到手机上，大小有区别。
  • iOS 9 以下的手机，是直接下载整个安装包的。

【App Thinning】：对于iOS应用来说，应用瘦身仅支持最新版本的iTunes，以及运行iOS 9.0或者更高系统的设备，否则的话，App Store将会为用户分发统一的安装包。iOS 9 在发布时隐含一个 Bug ， App Thinning （ App 瘦身）无法正确运作。随着 iOS 9.0.2 的发布，此 Bug 已被修复， App 瘦身终于可以运作如常。从 App Store 下载 App 时请谨记这点。App Thinning 会自动检测用户的设备类型（即型号名称）并且只下载当前设备所适用的内容。换句话说，如果使用的是 iPad Mini 1（1x分辨率且非 retina 显示屏）那么只会下载 1x分辨率所使用的文件。更强大和更高分辨率的 ipad（如iPad Mini 3或 4）所使用的资源将不会被下载。因为用户仅需下载自己当前使用的特定设备所需的内容，这不仅加快了下载速度，还节约了设备的存储空间。

在邮件内容中，苹果建议删除一些无用的执行代码或资源文件。下面我们分别从这两方面来分析安装包瘦身的一些方法和工具。

1.资源文件

资源文件包括图片、声音、配置文件、文本文件(例如rtf文件)、xib(在安装包中后缀名为nib)、storyboard等。对于声音、配置文件、文本文件这三类资源文件，一般在安装包中数量不多，可自行在工程中根据实际情况，进行删除或保留。声音文件过大的话，可以考虑用如下命令做压缩：

//tritone.caf为声音文件
afconvert -f AIFC -d ima4 tritone.caf

xib和storyboard文件实际上是一个xml文件，如果某个页面没有使用，可直接删除。这里主要说一下对图片资源的处理方式。

对图片资源类文件，一般采取的方法是这几种：

  • 删除无用的资源文件；
  • 对资源文件进行压缩；
  • 变更图片文件的导入方式；
  • 处理1x图片。

1.1删除无用的资源文件

首先，使用python脚本搜索工程中没有使用的图片资源，脚本代码示例如下：

#!/bin/sh
PROJ=`find . -name \'*.xib\' -o -name \'*.[mh]\'`

for png in `find . -name \'*.png\'`
do
    name=`basename $png`
    if ! grep -qhs "$name" "$PROJ"; then
        echo "$png is not referenced"
    fi
done

但上面的脚本具有如下缺点：不够智能，不够通用，速度太慢，结果不正确。

在这里推荐使用工具LSUnusedResources。它在脚本的基础上，做了两个改进：

  • 提高匹配速度。LSUnusedResources不是对每个资源文件名都做一次全文搜索匹配，因为加入项目的资源太多，这里会导致性能快速下降。它只是针对源码、Xib、Storyboard 和 plist 等文件，先全文搜索其中可能是引用了资源的字符串，然后用资源名和字符串做匹配。
  • 优化匹配结果。比如说脚本会把大量实际上有使用的资源，当做未使用的资源输出(例如拼接的图片名称)，而LSUnusedResources不会。

接下来，打开工具LSUnusedResources，点击“Browse...”按钮，选择工程所在目录，点击"Search"按钮，即可开始搜索，如下图所示：

搜索结果出来之后，选中某行，点击“Delete”按钮即可直接删除资源。

1.2对资源文件进行压缩

 压缩工具有很多，这里介绍两个好用的：

  • 无损压缩工具ImageOptiom(推荐)。这是一款非常好的图片压缩工具，可以进行无损压缩，能够对 png 和 jpeg 图片文件进行优化，它能找到最佳的压缩参数(在设置中可以设置压缩比例，80% 及以上是无损压缩，推荐使用)，并通过消除不必要的信息（如文件的 EXIF 标签和颜色配置文件等），优化后达到减小文件大小的效果。
  • 有损压缩工具TinyPNG。它使用聪明的有损压缩技术，能有效减少PNG文件的大小。通过选择性地降低图像中颜色的数量，需要更少的字节来存储数据。

【建议】：对于较大尺寸的图片，可以和设计沟通，在不失真和影响效果的前提下，使用TinyPNG进行压缩；较小尺寸的图片，建议使用ImageOptiom。

1.3变更图片文件的导入方式

我们都知道，图片资源的导入方式有如下几种：

1. Assets.xcassets。

    • 只支持png格式的图片；
    • 图片只支持[UIImage imageNamed]的方式实例化，但是不能从Bundle中加载；
    • 在编译时，Images.xcassets中的所有文件会被打包为Assets.car的文件。

2. CreateGroup

    • 黄色文件夹图标；Xcode中分文件夹，Bundle中都在同一个文件夹下，因此，不能出现文件重名的情况；
    • 可以直接使用[NSBundle mainBundle]作为资源路径，效率高；
    • 可以使用[UIImage imageNamed:]加载图像。　　

3. CreateFolderRefences

    • 蓝色文件夹；Xcode中分文件夹，Bundle中同样分文件夹，因此，可以出现文件重名的情况；
    • 需要在[NSBundle mainBundle]的基础上拼接实际的路径，效率较差；
    • 不能使用[UIImage imageNamed:]加载图像。

　　【说明】：蓝色文件夹只是将文件单纯的创建了引用，这些文件不会被编译，所以在使用的时候需要加入其路径。

4. PDFs矢量图（Xcode6+）

5. Bundle（包）

对于上面这几种不同的导入方式，会对打出的包的大小有影响么？

经过测试得知：CreateGroup、CreateFolderRefences两种方式打出来的包，图片都会直接放在.app文件中，所以打包前后，图片的大小不会改变。而加入到Assets.xcassets中的方法则不同，打包后，在.app中会生成Assets.car文件来存储Assets.xcassets中的图片，并且文件大小也大大降低。

测试

打包前Assets.xcassets文件夹

  打包后的Assets.car文件夹
 第一次

32.7MB

16.3MB
第二次  33.5MB  26.1MB

从表格数据可以看到，使用Assets.xcassets来管理图片也可以达到ipa瘦身的效果。

值得留意的是，在将图片资源移到Assets.xcassets管理的时候，一般情况下会自动生成与图片名称相同的，比如loading@2x.png和loading@3x.png会自动放置到一个同名的loading文件夹中。然而有一些不规则命名的图片，会出现一些奇怪的问题：

  • 图片名称为ios-f2-8-004的图片，放到Images.xcassets中，会自动生成调用的图片名是ios-f2-8-4，最后一位的004，被替换成4，然而在类文件中引用的是[UIImage imageNamed:@"ios-f2-8-004.png"]，这样会找不到图片；
  • 图片名称为ios-f6-的图片，放到Images.xcassets中，会自动生成调用的图片名是ios-f6，这样也会找不到图片。

因此在移动的时候，一定要细致对比。

1.4处理1x图片

 我们知道，iPhone设备目前主要有四种尺寸：3.5英寸、4英寸、4.7英寸、5.5英寸，对于这几个尺寸的设备，我们来看一下具体的设备型号和屏幕相关信息：

机型 屏幕宽高(point) 渲染像素(pixel) 物理像素(pixel) 屏幕对角线长度(英寸) 屏幕模式
iPhone 2G, 3G, 3GS 320 * 480 320 * 480 320 * 480 3.5(163PPI) 1x
iPhone 4, 4s 320 * 480 640 * 960 640 * 960 3.5 (326PPI) 2x
iPhone 5, 5s 320 * 568 640 * 1136 640 * 1136 4 (326PPI) 2x
iPhone 6, 6s, 7 375 * 667 750 * 1334 750 * 1334 4.7 (326PPI) 2x
iPhone 6 Plus, 6s Plus, 7 Plus 414 * 736 1242 * 2208 1080 * 1920 5.5 (401PPI)

3x
iPhone X 375 * 812 1125 * 2436 1125 * 2436  

3x

对于上表中的几个概念，这里做一下说明：

  • Points: 是iOS开发中引入的抽象单位，称作点。开发过程中所有基于坐标系的绘制都是以 point 作为单位，在iPhone 2G,3G,3GS的年代，point 和屏幕上的像素是完全一一对应的，即 320 * 480 (points), 也是 320 * 480 (pixels)；
  • Rendered Pixels: 渲染像素， 以 point 为单位的绘制最终都会渲染成 pixels，这个过程被称为光栅化。基于 point 的坐标系乘以比例因子可以得到基于像素的坐标系，高比例因子会使更多的细节展示，目前的比例因子会是 1x，2x，3x
  • Physical Pixels: 物理像素，就是设备屏幕实际的像素。
  • Physical Device: 设备屏幕的物理长度，使用英寸作为单位。比如iPhone 4屏幕是3.5英寸，iPhone 5 是4英寸，iphone 6是4.7英寸，这里的数字是指手机屏幕对角线的物理长度。实际上会是Physical Pixels的像素值(而不是Rendered Pixels的像素值)会渲染到该屏幕上, 屏幕会有 PPI(pixels-per-inch) 的特性，PPI 的值告诉你每英寸会有多少像素渲染。
  • 屏幕模式: 描述的是屏幕中一个点有多少个 Rendered Pixels 渲染，对于2倍屏(又称 Retina 显示屏)，会有 2 * 2 = 4 个像素的面积渲染，对于3倍屏(又称 Retina HD 显示屏)，会有 3 * 3 = 9 个像素的面积渲染。

在实际的开发中，所有控件的坐标以及控件大小都是以点为单位的，假如屏幕上需要展示一张 20 * 20 (单位：point)大小的图片，那么设计师应该怎么给图呢？这里就会用到屏幕模式的概念，如果屏幕是 2x，那么就需要提供 40 * 40 (单位: pixel)大小的图片，如果屏幕是 3x，那么就提供 60 * 60 大小的图片，且图片的命名需要遵守以下规范:

  • Standard: <ImageName><device_modifier>.<filename_extension>
  • High resolution: <ImageName>@2x<device_modifier>.<filename_extension>
  • High HD resolution: <ImageName>@3x<device_modifier>.<filename_extension>

其中：

  • ImageName: 图片名字，根据场景命名
  • device_modifier: 可选，可以是 ~ipad 或者 ~iphone, 当需要为 iPad 和 iPhone 分别指定一套图时需要加上此字段
  • filename_extension: 图片后缀名，iOS中使用 png 图片

2x屏幕的设备会自动加载 xxx@2x.png 命名的图片资源，3x屏幕的设备会自动加载 xxx@3x.png 的图片。从友盟统计数据可以看到，现在基本没有 1x屏幕的设备了，所以可以不用提供这个分辨率的图片。 

至于开发中，技术人员和设计人员关于设计和切图的工作流程和规范，可以参看知乎上的这篇文章介绍。

2.Mach-O 可执行文件 

我们用 Xcode 构建一个程序的过程中，会把源文件 (.m 和 .h) 文件转换为一个可执行文件。这个可执行文件中包含的字节码会被 CPU (iOS 设备中的 ARM 处理器或 Mac 上的 Intel 处理器) 执行。对于这个可执行文件，我们可以用工具MachOView来查看。

2.1MachOView

Mach-O为Mach Object文件格式的缩写，是mac上可执行文件的格式，类似于windows上的PE格式 (Portable Executable )或 linux上的elf格式 (Executable and Linking Format)。Mach-O文件分为这几类：

  • Executable：应用的主要二进制；
  • Dylib Library：动态链接库；
  • Static Library：静态链接库；
  • Bundle：不能被链接的Dylib，只能在运行时使用dlopen( )加载，可当做macOS的插件；
  • Relocatable Object File ：可重定向文件类型。

对于这几种类型的Mach-O文件，我们可以使用MachOView进行查看。MachOView是一个开源的工具，源码在GitHub上：https://github.com/gdbinit/MachOView，感兴趣的可以研究一下。

下面我们用MachOView来打开一个静态链接库文件看看，了解Mach-O文件的结构：

首先，我们来看一下“Fat Header”里面的内容：它是对各种架构文件的组装，可以看到每种类型的CPU架构信息，从上图可以看到支持的架构，图中显示的支持ARM_V7 、i386 、 X86_64、ARM_64。

接下来我们点开一个Static Library看看：

从上图可以看到，Static Library有很多.o文件，每个.o文件都对应一个类编译后的文件，展开查看“Mach Header”信息，可以看到每个类的CPU架构信息、Load Commands数量 、Load Commands Size 、File Type等信息。

当然，我们也可以在Xcode中，开启编译选项Write Link Map File，编译之后来查看可执行文件的全貌。

2.2LinkMap

LinkMap文件是Xcode产生可执行文件的同时生成的链接信息，用来描述可执行文件的构造成分，包括代码段（__TEXT）和数据段（__DATA）的分布情况。

在Xcode中，选择XCode -> Target -> Build Settings -> 搜map -> 把Write Link Map File选项设为YES，并指定好linkMap的存储位置，如下图所示：

编译后，到编译目录里找到该txt文件，文件名和路径就是上述的Path to Link Map File。这个LinkMap里展示了整个可执行文件的全貌，列出了编译后的每一个.o目标文件的信息（包括静态链接库.a里的），以及每一个目标文件的代码段，数据段存储详情。下面来简单分析一下这个文件的结构。

2.2.1目标文件列表

打开LinkMap文件，首先看到的就是编译后的每一个.o目标文件的信息，如下图所示：

前面中括号里的是这个文件的编号，后面会用到。包括工程中用到的库和Framework，都会在这里列出来。

2.2.2段表

接着是一个段表，描述各个段在最后编译成的可执行文件中的偏移位置及大小，包括了代码段（__TEXT，保存程序代码段编译后的机器码）和数据段（__DATA，保存变量值）。

首列是数据在文件的偏移位置，第二列是这一段占用大小，第三列是段类型，代码段和数据段，第四列是段名称。

每一行的数据都紧跟在上一行后面，如第二行__stubs的地址0x1000099AC就是第一行__text的地址0x1000051B4加上大小0x000047F8，整个可执行文件大致数据分布就是这样。

这里可以清楚看到各种类型的数据在最终可执行文件里占的比例，例如__text表示编译后的程序执行语句，__data表示已初始化的全局变量和局部静态变量，__bss表示未初始化的全局变量和局部静态变量，__cstring表示代码里的字符串常量，等等。

2.2.3符号表(Symbols)

Symbols 是对 Sections 进行了再划分，这里会描述所有的 methods、ivar 和字符串，以及它们对应的地址、大小、文件编号信息。

同样首列是数据在文件的偏移地址，第二列是占用大小，第三列是所属文件序号，对应2.2.1中的文件编号，最后是名字。

例如第70行代表了文件序号为3（反查上面就是GofObject.o）的gofName方法占用了48byte大小。

计算某个.o文件在最终安装包中占用的大小，主要是解析目标文件和符号表两个部分，从目标文件读取出每个.o文件名和对应的序号，然后对Symbols中序号相同的文件的Size字段相加，即可得到每个.o文件在最终包的大小。

2.3编译过程

在上面两节中，我们初步接触了可执行文件的内容，本节我们来分析一下编译过程，以便更深入的熟悉可执行文件。 

2.3.1编译器

Xcode 的默认编译器是Clang，Clang 的功能是首先对 Objective-C 代码做分析检查，然后将其转换为低级的类汇编代码：LLVM Intermediate Representation(LLVM 中间表达码)。接着 LLVM 会执行相关指令将 LLVM IR 编译成目标平台上的本地字节码，这个过程的完成方式可以是即时编译 (Just-in-time)，或在编译的时候完成。

LLVM是一个模块化和可重用的编译器和工具链技术的集合，Clang 是 LLVM 的子项目，是 C、C++ 和 Objective-C 编译器，目的是提供惊人的快速编译，比 GCC 快3倍，其中的 clang static analyzer 主要是进行语法分析、语义分析和生成中间代码，当然这个过程会对代码进行检查，出错的和需要警告的会标注出来。LLVM 核心库提供一个优化器，对流行的 CPU 做代码生成支持。lld 是 Clang / LLVM 的内置链接器，clang 必须调用链接器来产生可执行文件。

LLVM 的优点主要得益于它的三层式架构。 第一层支持多种语言作为输入(例如 C, ObjectiveC, C++ 和 Haskell)，第二层是一个共享式的优化器(对 LLVM IR 做优化处理)，第三层是许多不同的目标平台(例如 Intel, ARM 和 PowerPC)。在这三层式的架构中，如果想要添加一门语言到 LLVM 中，那么可以把重要精力集中到第一层上，如果想要增加另外一个目标平台，那么没必要过多的考虑输入语言。 

目前LLVM包含的主要子项目包括:

  • LLVM Core：包含一个现在的源代码/目标设备无关的优化器，一集一个针对很多主流(甚至于一些非主流)的CPU的汇编代码生成支持。
  • Clang：一个C/C++/Objective-C编译器，致力于提供令人惊讶的快速编译，极其有用的错误和警告信息，提供一个可用于构建很棒的源代码级别的工具.
  • dragonegg：gcc插件，可将GCC的优化和代码生成器替换为LLVM的相应工具。
  • LLDB：基于LLVM提供的库和Clang构建的优秀的本地调试器。
  • libc++、libc++ ABI: 符合标准的，高性能的C++标准库实现，以及对C++11的完整支持。
  • compiler-rt：针对__fixunsdfdi和其他目标机器上没有一个核心IR(intermediate representation)对应的短原生指令序列时，提供高度调优过的底层代码生成支持。
  • OpenMP： Clang中对多平台并行编程的runtime支持。
  • vmkit：基于LLVM的Java和.NET虚拟机实
  • polly: 支持高级别的循环和数据本地化优化支持的LLVM框架。
  • libclc: OpenCL标准库的实现
  • klee: 基于LLVM编译基础设施的符号化虚拟机
  • SAFECode：内存安全的C/C++编译器
  • lld: clang/llvm内置的链接器

【说明】：从功能的角度来说，微观的LLVM可以认为是一个编译器的后端，而Clang是一个编译器的前端。关于Clang和LLVM的关系，可以看一下这篇文章。

从一个简单的例子开始：

#include <stdio.h>

#define YEAR 2017
int main(int argc, const char * argv[]) {
    printf("Hello, %d!\\n", YEAR);
    return 0;
}

在编译一个源文件时，编译器的处理过程分为几个阶段。要想查看编译 main.m 源文件需要几个不同的阶段，我们可以让通过 clang 命令观察：

clang -ccc-print-phases main.m

结果如下：

0: input, "main.m", objective-c
1: preprocessor, {0}, objective-c-cpp-output
2: compiler, {1}, ir
3: backend, {2}, assembler
4: assembler, {3}, object
5: linker, {4}, image
6: bind-arch, "x86_64", {5}, image

从结果可以看到，从源文件到可执行文件，经过了这么几个过程：预处理、编译、汇编、链接，最终生成可执行文件。

当程序执行时，操作系统将可执行文件拷贝到内存中。那么我们的程序最终是怎么执行的呢？程序的执行是在进程中进行的，程序转化为进程大致分为这么几个步骤：

  • 1.内核将程序读入内存，为程序镜像分配内存空间。程序镜像的内存布局分为如下部分(可通过size指令查看代码段、数据段、BSS段的大小以及这3个段大小之和的十进制和十六进制表示)：
    • 代码段：即机器码，只读，可共享（多个进程共享代码段）；
    • 数据段：储存已被初始化了的静态数据；
    • BSS段(未初始化的数据段)：储存未始化的静态数据；
    • 堆：储存动态分配的内存；
    • 栈：储存函数调用的上下文，动态数据。
  • 2.内核为该进程分配进程标志符（PID）。
  • 3.内核为该进程保存PID及相应的进程状态信息。

经过上面几个步骤，操作系统向内核数据结构中添加了适当的信息，并为运行程序代码分配了必要的资源之后，程序就变成了进程。下面我们来分析编译的几个阶段。

2.3.2预处理

执行指令，我们看一下预处理阶段都做了哪些事情：

clang -fmodules -E main.m | open -f

【说明】:目前预处理中引入了模块 - modules功能，这使预处理变得更加的高级。

 通过上面的指令，我们看一下输出的结果：

# 1 "main.m"
# 1 "<built-in>" 1
# 1 "<built-in>" 3
# 342 "<built-in>" 3
# 1 "<command line>" 1
# 1 "<built-in>" 2
# 1 "main.m" 2


@import Darwin.C.stdio; /* clang -E: implicit import for "/usr/include/stdio.h" */

int main() {
    printf("Hello, %d!\\n", 2017);

    return 0;
}

从结果可以看到，预处理阶段，会进行宏的替换，头文件的导入，以及类似#if的处理。

在Xcode中，可以通过这样的方式查看任意文件的预处理结果：Product -> Perform Action -> Preprocess。如下图所示：

在预处理完成之后，会进行词法分析，这里会把代码切成一个个 Token，比如大小括号，等于号还有字符串等。我们可以通过指令看一下词法分析：

clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -dump-tokens main.m

输出结果如下：

annot_module_include \'#include <stdio.h>

#define YEAR 2017
int main() {
    printf("Hello, %d!\\n", YEAR);
//    NSLog(@"hello, %@", @"world");
    return 0;
}
\'        Loc=<main.m:9:1>
int \'int\'     [StartOfLine]    Loc=<main.m:12:1>
identifier \'main\'     [LeadingSpace]    Loc=<main.m:12:5>
l_paren \'(\'        Loc=<main.m:12:9>
r_paren \')\'        Loc=<main.m:12:10>
l_brace \'{\'     [LeadingSpace]    Loc=<main.m:12:12>
identifier \'printf\'     [StartOfLine] [LeadingSpace]    Loc=<main.m:13:5>
l_paren \'(\'        Loc=<main.m:13:11>
string_literal \'"Hello, %d!\\n"\'        Loc=<main.m:13:12>
comma \',\'        Loc=<main.m:13:26>
numeric_constant \'2017\'     [LeadingSpace]    Loc=<main.m:13:28 <Spelling=main.m:11:14>>
r_paren \')\'        Loc=<main.m:13:32>
semi \';\'        Loc=<main.m:13:33>
return \'return\'     [StartOfLine] [LeadingSpace]    Loc=<main.m:15:5>
numeric_constant \'0\'     [LeadingSpace]    Loc=<main.m:15:12>
semi \';\'        Loc=<main.m:15:13>
r_brace \'}\'     [StartOfLine]    Loc=<main.m:16:1>
eof \'\'        Loc=<main.m:16:2>

然后进行语法分析，验证语法是否正确，然后将所有节点组成抽象语法树 AST：

clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.m

结果如下：

TranslationUnitDecl 0x7fbdb7020cd0 <<invalid sloc>> <invalid sloc>
|-TypedefDecl 0x7fbdb7021218 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit __int128_t \'__int128\'
| `-BuiltinType 0x7fbdb7020f40 \'__int128\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb7021278 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit __uint128_t \'unsigned __int128\'
| `-BuiltinType 0x7fbdb7020f60 \'unsigned __int128\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb7021308 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit SEL \'SEL *\'
| `-PointerType 0x7fbdb70212d0 \'SEL *\'
|   `-BuiltinType 0x7fbdb7021180 \'SEL\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb70213e8 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit id \'id\'
| `-ObjCObjectPointerType 0x7fbdb7021390 \'id\'
|   `-ObjCObjectType 0x7fbdb7021360 \'id\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb70214c8 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit Class \'Class\'
| `-ObjCObjectPointerType 0x7fbdb7021470 \'Class\'
|   `-ObjCObjectType 0x7fbdb7021440 \'Class\'
|-ObjCInterfaceDecl 0x7fbdb7021518 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit Protocol
|-TypedefDecl 0x7fbdb7021878 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit __NSConstantString \'struct __NSConstantString_tag\'
| `-RecordType 0x7fbdb7021680 \'struct __NSConstantString_tag\'
|   `-Record 0x7fbdb70215e0 \'__NSConstantString_tag\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb7021908 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit __builtin_ms_va_list \'char *\'
| `-PointerType 0x7fbdb70218d0 \'char *\'
|   `-BuiltinType 0x7fbdb7020d60 \'char\'
|-TypedefDecl 0x7fbdb78049e8 <<invalid sloc>> <invalid sloc> implicit __builtin_va_list \'struct __va_list_tag [1]\'
| `-ConstantArrayType 0x7fbdb7804990 \'struct __va_list_tag [1]\' 1
|   `-RecordType 0x7fbdb7804800 \'struct __va_list_tag\'
|     `-Record 0x7fbdb7021958 \'__va_list_tag\'
|-ImportDecl 0x7fbdb7805230 <main.m:9:1> col:1 implicit Darwin.C.stdio
|-FunctionDecl 0x7fbdb78052b8 <line:12:1, line:16:1> line:12:5 main \'int ()\'
| `-CompoundStmt 0x7fbdb8861140 <col:12, line:16:1>
|   |-CallExpr 0x7fbdb88610a0 <line:13:5, col:32> \'int\'
|   | |-ImplicitCastExpr 0x7fbdb8861088 <col:5> \'int (*)(const char *, ...)\' <FunctionToPointerDecay>
|   | | `-DeclRefExpr 0x7fbdb7805798 <col:5> \'int (const char *, ...)\' Function 0x7fbdb78053c0 \'printf\' \'int (const char *, ...)\'
|   | |-ImplicitCastExpr 0x7fbdb88610f0 <col:12> \'const char *\' <BitCast>
|   | | `-ImplicitCastExpr 0x7fbdb88610d8 <col:12> \'char *\' <ArrayToPointerDecay>
|   | |   `-StringLiteral 0x7fbdb8861000 <col:12> \'char [12]\' lvalue "Hello, %d!\\n"
|   | `-IntegerLiteral 0x7fbdb8861038 <line:11:14> \'int\' 2017
|   `-ReturnStmt 0x7fbdb8861128 <line:15:5, col:12>
|     `-IntegerLiteral 0x7fbdb8861108 <col:12> \'int\' 0
`-<undeserialized declarations>

2.3.3编译

我们可以用下面的命令让 clang 输出汇编代码：

clang -S -o - main.m | open -f

结果如下：

    //.section 指令指定接下来会执行哪一个段
    .section    __TEXT,__text,regular,pure_instructions
    .macosx_version_min 10, 12
    //.globl 指令说明 _main 是一个外部符号。这就是我们的 main() 函数。这个函数对于二进制文件外部来说是可见的，因为系统要调用它来运行可执行文件。
    .globl    _main
    //.align 指令指出了后面代码的对齐方式。在我们的代码中，后面的代码会按照 16(2^4) 字节对齐，如果需要的话，用 0x90 补齐。
    .p2align    4, 0x90
//main 函数的头部：
//_main 函数真正开始的地址。这个符号会被 export。二进制文件会有这个位置的一个引用。    
_main:                                  ## @main
    //.cfi_startproc 指令通常用于函数的开始处。CFI 是调用帧信息 (Call Frame Information) 的缩写。这个调用 帧 以松散的方式对应着一个函数。当开发者使用 debugger 和 step in 或 step out 时，实际上是 stepping in/out 一个调用帧。在 C 代码中，函数有自己的调用帧，当然，别的一些东西也会有类似的调用帧。.cfi_startproc 指令给了函数一个 .eh_frame 入口，这个入口包含了一些调用栈的信息（抛出异常时也是用其来展开调用帧堆栈的）。这个指令也会发送一些和具体平台相关的指令给 CFI。它与后面的 .cfi_endproc 相匹配，以此标记出 main() 函数结束的地方。
    .cfi_startproc
## BB#0:
    //ABI ( 应用二进制接口 application binary interface) 指定了函数调用是如何在汇编代码层面上工作的。在函数调用期间，ABI 会让 rbp 寄存器 (基础指针寄存器 base pointer register) 被保护起来。当函数调用返回时，确保 rbp 寄存器的值跟之前一样，这是属于 main 函数的职责。pushq %rbp 将 rbp 的值 push 到栈中，以便我们以后将其 pop 出来。
    pushq    %rbp
Ltmp0:
    //和.cfi_offset %rbp, -16一起，会输出一些关于生成调用堆栈展开和调试的信息。我们改变了堆栈和基础指针，而这两个指令可以告诉编译器它们都在哪儿，或者更确切的，它们可以确保之后调试器要使用这些信息时，能找到对应的东西。
    .cfi_def_cfa_offset 16
Ltmp1:
    .cfi_offset %rbp, -16
    //把局部变量放置到栈上
    movq    %rsp, %rbp
Ltmp2:
    .cfi_def_cfa_register %rbp
    //将栈指针移动 16 个字节，也就是函数会调用的位置
    subq    $16, %rsp
    //leaq 会将 L_.str 的指针加载到 rdi 寄存器中。
    leaq    L_.str(%rip), %rdi
    movl    $2017, %esi             ## imm = 0x7E1
    movl    $0, -4(%rbp)
    //把使用来存储参数的寄存器数量存储在寄存器 al 中
    movb    $0, %al
    //调用 printf() 函数
    callq    _printf
    //下面的代码将 ecx 寄存器设置为 0，并把 eax 寄存器的值保存至栈中，然后将 ect 中的 0 拷贝至 eax 中。ABI 规定 eax 将用来保存一个函数的返回值
    xorl    %esi, %esi
    movl    %eax, -
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