趣探 Mach-O：符号解析

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这是 Mach-O 系列的第二篇，这篇文章我理解起来感觉不是特别深入，如有问题还望指出，目前也在做更多 Mach-O 的总结，如有新的理解，我也会及时更新文章

符号解析中会遇到很多名词和函数，首先介绍一下这些知识点，然后符号解析会参照 KSCrash的源码来进行分析

Dsym

debugging SYMbols：调试符号表

当我们build的时候，就会在.app文件中同时生成一个 Dsym 文件，我们在后期捕获到线上 Crash 或者卡顿堆栈的地址信息时，会结合 Dsym 进行符号还原，进而确认卡顿、崩溃的具体位置

ASLR

这个在趣探 Mach-O：文件格式分析这篇文章中也有提到，这里再深入阐述一下。

ASLR：Address space layout randomization，将可执行程序随机装载到内存中,这里的随机只是偏移，而不是打乱，具体做法就是通过内核将 Mach-O 的段“平移”某个随机系数

我们再来看一下crash堆栈信息

Thread 0:

0 libsystem_kernel.dylib 0x10e58110a 0x10e56a000 + 94474

1 libsystem_c.dylib 0x10e303b0b 0x10e285000 + 518923

2 QYPerformanceMonitor 0x10afcdf82 0x10afcc000 + 8066

3 UIKit 0x10bf764f4 0x10bdf3000 + 1586420

4 UIKit 0x10bf7662c 0x10bdf3000 + 1586732

5 UIKit 0x10bf4ad4f 0x10bdf3000 + 1408335

我们先关注第三列，这个是函数调用完的返回地址，我们也叫做Frame Pointer Addreass。第四列，是共享对象的的起始地址（Base address of shared object，下面叫做基地址，比如上面的 UIKit）

在终端下，如果我们配合 Dsym 进行符号解析的话，需要这样子写指令

1	atos -o Your.app.dSYM/Contents/Resources/DWARF/Your 0x10bf764f4 -arch arm64 -l 0x10bdf3000

可以发现仅仅依靠 Frame Pointer 和 Dsym 并不能够进行符号化解析，还需要基地址的配合。为什么呢？

因为ASLR 引入了一个 slide（偏移），可以通过dyld_get_image_vmaddr_slide() 来进行获取，函数对应在符号表的地址、slide、frame Pointer address满足下面这个公式。slide可以通过程序的 api 获取，也可以通过 Dsym 文件拿到

1	symbol address ＝ frame pointer address ＋ slide

Dl_info

* Structure filled in by dladdr().

typedef struct dl_info {

const char *dli_fname; /* Pathname of shared object */

void *dli_fbase; /* Base address of shared object */

const char *dli_sname; /* Name of nearest symbol */

void *dli_saddr; /* Address of nearest symbol */

} Dl_info;

我们一会经过 dladdr（）处理后的有效信息都会放进这个结构体中

fname：路径名，例如

1	/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Developer/SDKs/iPhoneSimulator.sdk/System/Library/Frameworks/CoreFoundation.framework/CoreFoundation

dli_fbase：刚才讲到的共享对象的的起始地址（Base address of shared object，下面叫做基地址，比如上面的 CoreFoundation)
dli_saddr ：符号的地址

dli_sname：符号的名字，即下面的第四列的函数信息

Thread 0:

0 libsystem_kernel.dylib 0x11135810a __semwait_signal + 94474

1 libsystem_c.dylib 0x1110dab0b sleep + 518923

2 QYPerformanceMonitor 0x10dda4f1b -[ViewController tableView:cellForRowAtIndexPath:] + 7963

3 UIKit 0x10ed4d4f4 -[UITableView _createPreparedCellForGlobalRow:withIndexPath:willDisplay:] + 1586420

LC_SYMTAB

struct symtab_command {

uint32_t cmd; /* LC_SYMTAB */

uint32_t cmdsize; /* sizeof(struct symtab_command) */

uint32_t symoff; /* symbol table offset */

uint32_t nsyms; /* number of symbol table entries */

uint32_t stroff; /* string table offset */

uint32_t strsize; /* string table size in bytes */

};

符号表在 Mach-O目标文件中的地址可以通过LC_SYMTAB加载命令指定的 symoff找到，对应的符号名称在stroff，总共有nsyms条符号信息

nlist

nlist的数据结构看似比较简单，但是里面具有很多的学问，这里先只简单介绍一下它的数据结构，足够我们接下来的分析源码即可

* This is the symbol table entry structure for 32-bit architectures.

struct nlist {

union {

uint32_t n_strx; /* index into the string table */

} n_un;

uint8_t n_type; /* type flag, see below */

uint8_t n_sect; /* section number or NO_SECT */

int16_t n_desc; /* see */

uint32_t n_value; /* value of this symbol (or stab offset) */

};

符号解析

符号解析基本思路如下

根据 Frame Pointer 拿到函数调用的地址（address）
寻找包含地址 (address) 的目标镜像(image)
拿到镜像文件的符号表、字符串表
根据 address 、符号表、字符串表的对应关系找到对应的函数名

下面分析的主要是ksdl_dladdr函数

首先根据 address，找到目标镜像

bool ksdl_dladdr(const uintptr_t address, Dl_info* const info) {

// 初始 Dl_info

info->dli_fname = NULL;

info->dli_fbase = NULL;

info->dli_sname = NULL;

info->dli_saddr = NULL;

// image index

const uint32_t idx = ksdl_imageIndexContainingAddress(address);

后面两步骤是关键

const struct mach_header* header = _dyld_get_image_header(idx);

// slide

const uintptr_t imageVMAddrSlide = (uintptr_t)_dyld_get_image_vmaddr_slide(idx);

const uintptr_t addressWithSlide = address - imageVMAddrSlide;

// 段基址

const uintptr_t segmentBase = ksdl_segmentBaseOfImageIndex(idx) + imageVMAddrSlide;

// 拿到了 Pathname

info->dli_fname = _dyld_get_image_name(idx);

// 拿到了基地址

info->dli_fbase = (void*)header;

// Find symbol tables and get whichever symbol is closest to the address

// 在符号表中查找哪个符号最接近这个指令的地址

// nlist

const STRUCT_NLIST* bestMatch = NULL;

uintptr_t bestDistance = ULONG_MAX;

// load commond

uintptr_t cmdPtr = ksdl_firstCmdAfterHeader(header);

// header->ncmds 代表所有的加载命令，这里进行遍历，查找 LC_SYMTAB

for(uint32_t iCmd = 0; iCmd ncmds; iCmd++) {

const struct load_command* loadCmd = (