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# 11 | 热点问题答疑（一）：基础模块问题答疑
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你好，我是戴铭。
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专栏上线以来，我通过评论区收到了很多同学提出的问题、建议、心得和经验，当然提的问题居多。虽然我未在评论区对每条留言做出回复，但是我对大家提出的问题却都一一记录了下来，等待这次答疑文章的到来。其实，不光是在留言区，也有一些朋友通过私信跟我反馈了学习专栏遇到的问题。
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所以，今天我就借此机会，汇总并整理了几个典型并重要的问题，和你详细说一说，希望可以解答你在学习前面10篇文章时的一些困惑。
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## 动态库加载方式的相关问题
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@五子棋在看完第5篇文章“[链接器：符号是怎么绑定到地址上的？](https://time.geekbang.org/column/article/86840)”后，关于动态库是否参与链接的问题，通过私信和我反馈了他的观点。他指出：动态库也是要参与链接的，不然就没法知道函数的标记在哪儿。
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为了帮助大家理解这个问题，我把与这个问题相关的内容，再和你展开一下。
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我在文章中，是这么阐述这部分内容的：
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> Mach-O 文件是编译后的产物，而动态库在运行时才会被链接，并没参与 Mach-O文件的编译和链接，所以 Mach-O文件中并没有包含动态库里的符号定义。也就是说，这些符号会显示为“未定义”，但它们的名字和对应的库的路径会被记录下来。运行时通过 dlopen 和 dlsym 导入动态库时，先根据记录的库路径找到对应的库，再通过记录的名字符号找到绑定的地址。
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细细想来，这种说法并不严谨。关于这个问题，更严谨的说法应该是，加载动态库的方式有两种：
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* 一种是，在程序开始运行时通过 dyld 动态加载。通过 dyld 加载的动态库需要在编译时进行链接，链接时会做标记，绑定的地址在加载后再决定。
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* 第二种是，显式运行时链接（Explicit Runtime Linking），即在运行时通过动态链接器提供的 API dlopen 和 dlsym 来加载。这种方式，在编译时是不需要参与链接的。
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不过，通过这种运行时加载远程动态库的App，苹果公司是不允许上线 App Store 的，所以只能用于线下调试环节。关于这种方式的适用场景，我也已经在文章第6篇文章“[App 如何通过注入动态库的方式实现极速编译调试？](https://time.geekbang.org/column/article/87188)”中和你举例说明过，你可以再回顾下相关内容。
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在第5篇文章中，我将动态库的这两种加载方式混在一起说了，让你感到些许困惑，所以在这里我特地做个补充说明。
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接下来，我们就再看看第6篇文章后的留言。这篇文章留言区的问题集中在：项目中使用了CocoaPods来开发组件，在使用InjectionIII调试时，遇到了修改源码无法进行注入的问题。
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在这里，我首先要感谢@manajay同学在 InjectionIII 的 issue 里找到了相关的解答，并分享到了留言区。
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其实，**关于 InjectionIII 的这部分内容，我更希望你能够了解 InjectionIII 的工作原理，从而加深对运行时动态库加载原理的理解。**然后，根据自己的工程情况动手改造或者直接造个新轮子，我相信会极大地提升你的技术水平，至少比直接使用已有轮子的效果要好得多。
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所以，还是回到我在[开篇词](https://time.geekbang.org/column/article/85318)中和你提到的观点：动手就会碰到问题，就会思考，这个主动过程会加深你的记忆，这样后面再碰到问题时，你会更容易将相关知识串联起来，形成创新式的思考。但如果你在碰到困难时，就选择放弃那必定会抱有遗憾。
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在第8篇文章“[如何利用 Clang 为 App 提质？](https://time.geekbang.org/column/article/87844)”中，@鹏哥同学在评论区问了我这样一个问题：
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> 在第1篇文章“[建立你自己的iOS开发知识体系](https://time.geekbang.org/column/article/85326)”中，你提到对某一领域的知识要做到精通的程度，而不能只是了解。那么，你在这个专栏中提到了这么多内容，我应该选择哪些内容去深入研究呢？还是说所有的内容，我都需要去深入研究？
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我给出的回答是，根据工作需要来选择。比如说，如果调试速度的问题，确实是你目前工作中面临的最大挑战，那我觉得你就应该在这个点上深挖，并勇敢地克服其中遇到的困难，就像我上次通过“极客时间”的平台直播时，和你分享的我自己学画画的经历一样，挑战素描的过程确实很痛苦，但挺过来了之后我会很受益并享受自己的进步。对我们这种手艺人来说，不断挑战才能不断进步。
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最近我在看一个豆瓣评分非常高的日剧《北国之恋》，在第3集“决心”里，一位老爷爷在北海道送别朋友时说了一番话，我觉得特别有力量。所以，我把这段话放在这里和你共勉：
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> 不可思议啊，虽然是流行歌曲，不过呢。听到这首歌，这歌流行起来，让人回想起那个时代的往事。那年发生了很严重的冻灾，再加上农业机械的引进，农场的经营方式慢慢不一样了。一起来开荒的伙伴们，收拾行李，一个一个地从麓乡离开了。那是11月啊，亲密的伙伴们，四家一起放弃了农场，那个时候，我，当然要来送行，稀稀落落地下起了雪，那时流行北岛三郎，有四家要离开，来送行的只有我和老婆两个人，大家都一句话也不说。不过，那个时候，我真想把心里想的说出来。你们，这么做行吗？这是输了之后逃跑啊，二十多年来一直在一起努力，你们的心酸、悲哀、悔恨，一切的一切，我自以为都了解。因此，我没有对别人说三道四，没有对别人自以为是地指指点点。可是，说这句话的权利我还是有的，你们失败了逃跑了，背叛了我们。逃跑了，这一点，你们给我好好记住。
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好了，我们现在继续回到专栏文章上吧。
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App启动时通过 dyld 加载动态库，就是运行时动态库加载在App启动速度优化上的一个应用场景。在专栏的第2篇文章“[App 启动速度怎么做优化与监控？](https://time.geekbang.org/column/article/85331)”中，我和你分享了动态库加载后的监控和优化，文后的评论区就有很多同学提到了，想要多了解些动态库加载方面的优化。
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关于App开始启动到 main 函数之间的 dyld 内部细节，我推荐你去看苹果公司的 WWDC 2016 Session 406 [Optimizing App Startup Time](https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2016/406/)视频。这个视频里面，不仅详细剖析了 dyld，还提供了构建代码的最佳实践。
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除此之外，“[How we cut our iOS app’s launch time in half (with this one cool trick)](https://blog.automatic.com/how-we-cut-our-ios-apps-launch-time-in-half-with-this-one-cool-trick-7aca2011e2ea)”这篇博客，也是个不错的阅读资料。光看名字就很吸引人了，对吧。
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关于App 启动速度的话题，很多同学还提出了其他问题，包括很多关于课后作业的问题。所以接下来，我就针对这个话题再专门做个答疑吧。
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## App 启动速度的相关问题
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专栏的第2篇文章“[App 启动速度怎么做优化与监控？](https://time.geekbang.org/column/article/85331)”中的大部分问题，我都直接在评论区回复了。下面的答疑内容，我主要是针对课后作业和汇编部分，统一做下回复。
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### 关于课后作业
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在这篇文章最后，我留下的课后作业是：
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> 按照今天文中提到的 Time Profiler 工具检查方法耗时的原理，你来动手实现一个方法耗时检查工具吧。
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虽然这个问题的思路，我已经在文章中提到了，但还是有很多同学感觉无从下手。接下来，我们就再一起来看看这个思考题吧。
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关于实现思路，文中有怎么一段文字：
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> 定时抓取主线程上的方法调用堆栈，计算一段时间里各个方法的耗时。
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现在，我们再一起看一下这个实现思路（我原本未在文中详细展开，是希望多留点思考空间给你）。动手写耗时检查工具时，首先需要开启一个定时器，来定时获取方法调用堆栈。一段时间内方法调用堆栈相同，那么这段时间，就是这个方法调用堆栈的栈顶方法耗时。
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**这个解题思路里很关键的一步，也是你最容易忽视的一步，就是应该怎么做好获取方法调用堆栈。**
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callstackSymbols 是一种获取方法调用栈的方法，但是只能获取当前线程的调用栈，为了把对主线程的影响降到最小，获取当前线程调用栈的工作就需要在其他线程去做。所以，**这个解题思路就需要换成：**使用系统提供的 task\_threads 去获取所有线程，使用thread\_info 得到各个线程的详细信息，使用thread\_get\_state 方法去获取线程栈里的所有栈指针。
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如果接下来立刻进行符号化去获取方法名，那么就需要去 \_\_LINKEDIT segment 里查找栈指针地址所对应符号表的符号，特别当你设置的时间隔较小的时候，符号化过程会持续消耗较多的CPU资源，从而影响主线程。
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所以，获取到栈指针后，我们可以不用立刻做符号化，而是先使用一个结构体将栈地址记录下来，最后再统一符号化，将对主线程的影响降到最低，这样获取的数据也会更加准确。
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我们可以把记录栈地址的结构体设计为通用回溯结构，代码如下：
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typedef struct SMStackFrame {
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const struct SMStackFrame *const previous;
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const uintptr_t return_address;
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} SMStackFrame;
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在这段代码中， previous 记录的是上一个栈指针的地址。考虑 CPU 性能，记录堆栈的数量也不必很多，取最近几条即可。通过栈基地址指针获取当前栈指针地址的关键代码如下：
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// 栈地址初始化
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SMStackFrame stackFrame = {0};
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// 栈基地址指针
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const uintptr_t framePointer = smMachStackBasePointerByCPU(&machineContext);
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if (framePointer == 0 || smMemCopySafely((void *)framePointer, &stackFrame, sizeof(stackFrame)) != KERN_SUCCESS) {
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return @"Fail frame pointer";
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}
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// 下面的8表示堆栈数量
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for (; i < 8; i++) {
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// 记录栈地址
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buffer[i] = stackFrame.return_address;
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if (buffer[i] == 0 || stackFrame.previous == 0 || smMemCopySafely(stackFrame.previous, &stackFrame, sizeof(stackFrame)) != KERN_SUCCESS) {
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break;
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}
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}
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### 关于汇编代码的学习
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除了课后作业，在这篇文章的评论区中问到的最多的问题就是objc\_msgSend 汇编的部分。@西京富贵兔在评论区留言说到：
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> 看完这篇文章我膨胀了，都敢去翻看 objc\_msgSend的源码文件了。嗯，不出意料，一句没看懂。
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我想要说的是，汇编并不是必学技能，我们在日常的业务开发工作中也很少会用到。而且，现在编译器对高级语言的优化已经做得非常好了，手写出来的汇编代码性能不一定就会更好。如果你的工作不涉及到逆向和安全领域的话，能够看懂汇编代码就非常不错了。
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但是，对于逆向和安全领域来说，掌握汇编技能还是很有必要的。**如果你想学汇编语言的话，同样也需要动手去编写和调试代码，使用 Xcode工具也没有问题。在开始学习时，你可以按照教程边学边写，其实就和学习其他编程语言的过程一样。**
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而具体到 objc\_msgSend 源码的剖析，你可以参考 Mike Ash 的 “[Dissecting objc\_msgSend on ARM64](https://www.mikeash.com/pyblog/friday-qa-2017-06-30-dissecting-objc_msgsend-on-arm64.html)”这篇博客，详细讲述了objc\_msgSend 的 ARM64 汇编代码。等你看完这篇博客以后，再来看我们这篇文章中的汇编代码就一定会觉得轻松很多。
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## 关于Clang的相关问题
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专栏已经更新的第7~第10这4篇文章中，都涉及到了Clang的知识以及应用，所以我在这里单独列出了一个问题，和你一起解决关于Clang的相关问题。
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其实，我在第7篇文章“[Clang、Infer 和 OCLint ，我们应该使用谁来做静态分析？](https://time.geekbang.org/column/article/87477)”中，介绍的3款静态分析工具都用到了Clang，而且Clang 本身也提供了 LibTooling 这种强大的 C++ 接口来方便定制独立的工具。
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当然了，Clang 的知识也是需要投入大量精力才能掌握好。那么，你可能会问，我掌握这些偏底层的知识有什么用呢，好像也解决不了我在现实开发工作中遇到的问题啊？
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**在我看来，你只有掌握了某个方面的知识，在工作中碰到问题时才能够想到用这个知识去解决问题。如果你都不知道有这么一种方法，又怎么会用它去解决自己的问题呢？**
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就比如说，你掌握了Clang的知识，那在研究[无侵入的埋点方案](https://time.geekbang.org/column/article/87925)应该如何实现时，你才能可能会想到用Clang的LibTooling 来开发一个独立的工具，专门以静态方式插入埋点的代码；只有掌握了Clang的知识，当你在面对代码量达到百万行的[App包瘦身需求](https://time.geekbang.org/column/article/88573)时，才会想到通过 Clang 静态分析来开发工具，去检查无用的方法和类。
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当你掌握了 Clang 的相关知识后，编译前端的技术也就掌握得差不多了；在理解了编译前端的词法分析和语法分析的套路后，脱离 Clang 的接口完成第8篇文章“[如何利用 Clang 为 App 提质？](https://time.geekbang.org/column/article/87844)”的课后作业，也就没什么难度了。
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在完成这个课后作业之前，你也可以先看看王垠在2012年的一篇博客“[怎样写一个解释器](http://www.yinwang.org/blog-cn/2012/08/01/interpreter)”。看完后这篇博客后，你一定会有撸起袖子加油干的冲劲儿。
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关于第8篇文章的课后作业，如果你还有其他不明白的地方，欢迎继续给我留言。
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## 小结
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专栏更新至今，已经发布了10篇文章，大家在评论区留下很多高质量的留言，让我非常感动，在这里我也要感谢你的支持与鼓励。
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这10篇文章学习下来，你可能会觉得这些文章so easy，也可能会觉得这些文章确实帮你解决了工作中遇到的困惑，还可能会觉得这些文章太难啃了但依旧在努力学习中，我想要和你说的就是：有的知识学起来很难，但是再坚持一下，并不断重复，只要能比昨天的自己进步一点点，终究可以掌握你想要的知识。
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所以，在今天这篇答疑文章，也是我们专栏的第一篇答疑文章中，我不打算大而全地去回复太多的问题，只是甄选了其中其中非常重要、核心的几个问题，和你再一起巩固下我们所学的知识，并和你分享一些我的学习方法。
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希望通过今天这篇文章，可以帮你搞明白那些让你困惑的知识点，逐步地建立起自己的知识体系。如果你还有其他的问题，欢迎你给我留言。
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最后，虽然这是篇答疑文章，还是要留给你一个小小的思考题。
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王垠的博客文章中，除了我在前面提到的“怎样写一个解释器”外，其他文章也都可以帮助你开阔眼界，非常值得一看。在看完他的博客后，你会发现他对编程语言本质的理解非常透彻，而你自己也能从中受益良多。
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我在看完他所有的博客文章之后，对很多知识有了更深的理解，但同时知识量也非常大，无法一时都消化掉，感觉需要学习的地方还有很多。所以，我当时的感觉就是酸甜苦辣咸五味俱全。不知道你看完他的文章后，会有什么感觉呢？我们就把这个话题作为今天文章的思考题，请你在评论区分享一下你的阅后感吧。
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感谢你的收听，欢迎你在评论区给我留言分享你的观点，也欢迎把它分享给更多的朋友一起阅读。
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