动态库连接器–动态库链接信息（Mach-O文件格式和程序从加载到执行过程）

section cmd	说明	举例
__text	主程序代码
__stubs	用于动态库链接的桩
__stub_helper	用于动态库链接的桩
__cstring	常亮字符串符号表描述信息，通过该区信息，可以获得常亮字符串符号表地址
__unwind_info	这里字段不是太理解啥意思，希望大家指点下

动态库连接器–动态库链接信息

总结了mach-o文件的两个最重要的部分，那么动态库根据加载命令如何动态链接到内存中的呢？下面总结这个动态过程。

系统通过加载命令，获得动态加载器的地址/usr/lib/dyly(其解决的问题是，把代码段__TEXT中和动态库相关内容进行关联，比如代码中如何调用到哪个动态库的相关代码段的偏移地址)
（dyly是用户态进程，这个是开源的，不属于kern内核的部分）感兴趣可以看看这里

总结下：在加载命令中，和动态库和链接相关命令有如下几个：

段命令
- LC_DYLD_INFO_ONLY
- LC_LOAD_DYLIB
- LC_LOAD_DYLINKER
- LC_SYMTAB
- LC_DYSYMTAB
区命令
- __stubs
- __stubs_helper

在进行动态链接器工作前，要先解析相关工作环境参数

LC_LOAD_DYLINKER 获得动态加载器地址
LC_LOAD_DYLIB 二进制文件依赖动态库信息
可以使用otool工具，读取该部分信息

代码5.0

yingfang:mach-o文件结构-src fangying$ otool -L a.out

a.out:

    /usr/lib/libSystem.B.dylib (compatibility version 1.0.0, current version 1225.1.1)

LC_DYLD_INFO_ONLY 动态库信息，根据该命令是真正动态库绑定，地址重定向重要的信息。
结合之前otool -l的信息中的command 4命令，下面struct就是该命令对应的数据结构：

代码5.1

struct dyld_info_command {

    uint32_t   cmd;     /* LC_DYLD_INFO or LC_DYLD_INFO_ONLY */

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

    uint32_t   rebase_off;

    uint32_t   rebase_size;

    uint32_t   bind_off;

    uint32_t   bind_size;

    uint32_t   weak_bind_off;

    uint32_t   weak_bind_size;

    uint32_t   lazy_bind_off;

    uint32_t   lazy_bind_size;

    uint32_t   export_off;

    uint32_t   export_size;

};

根据该加载命令的字段偏移，系统可以得到压缩动态数据信息区（dymanic load info）。根据上述数据，dymanic load info数据区，主要包含了5种数据：
（下面的一些内容，我的理解可能不是太正确，希望和大家一起讨论）dyld_info_command具体定义地址

dymanic load info	说明	举例
重定向数据 rebase	demo中该段数据位 11 22 10 51	11: 高位0x10表示设置立即数类型，低位0x01表示立即数类型为指针 22: 表示REBASE_OPCODE_SET_SEGMENT_AND_OFFSET_ULEB + 2 重定向到数据段2。结合上面的信息，就是重定向到数据段2，该段数据信息为一个指针结合数据段2的数据，获得一个重定向符号指针[0x100001010 -> _printf]
绑定数据 bind	在demo中进行动态绑定依赖的dyld的函数	U dyld_stub_binder
弱绑定数据 weak bind	用于弱绑定动态库，就像weak_framework一样
懒绑定数据 lazy bind	对于需要从动态库加载的函数符号	demo中有两个： U _printf U _scanf
export数据	用于对外开放的函数	demo中只有两个 0000000100000000 T __mh_execute_header 0000000100000f50 T _main

对于相关的绑定函数查找，可以使用nm命令

代码5.2

yingfang:mach-o文件结构-src fangying$ nm a.out

0000000100000000 T __mh_execute_header

0000000100000f50 T _main

                 U _printf

                 U dyld_stub_binder

>
标注：dymanic load info数据是以命令码（命令码就是一个字节码）的形式，传递具体内容。高四位表示真正命令名，低四位表示一个立即数。00表示该类型命令结束

可以使用dylyinfo获得这部分信息读取

代码5.3

yingfang:mach-o文件结构-src fangying$ xcrun dyldinfo -opcodes a.out

rebase opcodes:

0x0000 REBASE_OPCODE_SET_TYPE_IMM(1)

0x0001 REBASE_OPCODE_SET_SEGMENT_AND_OFFSET_ULEB(2, 0x00000010)

0x0003 REBASE_OPCODE_DO_REBASE_IMM_TIMES(1)

0x0004 REBASE_OPCODE_DONE()

binding opcodes:

0x0000 BIND_OPCODE_SET_DYLIB_ORDINAL_IMM(1)

0x0001 BIND_OPCODE_SET_SYMBOL_TRAILING_FLAGS_IMM(0x00, dyld_stub_binder)

0x0013 BIND_OPCODE_SET_TYPE_IMM(1)

0x0014 BIND_OPCODE_SET_SEGMENT_AND_OFFSET_ULEB(0x02, 0x00000000)

0x0016 BIND_OPCODE_DO_BIND()

0x0017 BIND_OPCODE_DONE

no compressed weak binding info

lazy binding opcodes:

0x0000 BIND_OPCODE_SET_SEGMENT_AND_OFFSET_ULEB(0x02, 0x00000010)

0x0002 BIND_OPCODE_SET_DYLIB_ORDINAL_IMM(1)

0x0003 BIND_OPCODE_SET_SYMBOL_TRAILING_FLAGS_IMM(0x00, _printf)

0x000C BIND_OPCODE_DO_BIND()

0x000D BIND_OPCODE_DONE

0x000E BIND_OPCODE_DONE

0x000F BIND_OPCODE_DONE

动态库链接器运行结果

上面总结，动态链接器相关信息（加载命令信息，加载命令偏移地址相关信息）。现在总结下动态链接器运行的结果是什么？如何使用相关动态链接信息，完成相关过程的？

从字面上，之前我理解，链接器就是把文本段原来动态库函数相关地址，用真实的动态库地址替换，生成一个真实的完整的可执行文本。比如demo中printf是其它动态库的，但是其真实地址对于可执行文件是不知道，只有这个执行文件运行时，通过动态链接器完善其原来文本段地址。

在总结之前两个问题前，先总结下__stubs(桩)的区概念：该区存放的是二进制文件中未定义符号的占位符，编译器生成代码时会创建对符号桩区的调用，链接器在运行时解决对桩的这些调用。链接器解决方案是在被调用的地址处，放置一条JMP指令。JMP指令将控制权转交给真实的函数体。

回顾下nm命令结果：U表示未定义的符号

yingfang:mach-o文件结构-src fangying$ nm a.out

0000000100000000 T __mh_execute_header

0000000100000f50 T _main

                 U _printf

                 U dyld_stub_binder

看下demo中main函数汇编代码:

demo中真实的print函数调用，编译器，编译为callq 0x100000f84 ## symbol stub for: _printf
汇编代码中，callq 0x100000f84 . 注意0x100000f84，这个地址是 __TEXT段的__stubs区的地址。换句话说，就是JMP到__stubs（桩区）– 段1 section位__stubs的起始地址
0x100000f84地址，是一段汇编指令 0x100000f84: jmpq *0x86(%rip) # 0x100001010
0x100001010地址，是指向(代码7.2)数据段__la_symbol_ptr区，由于这个数据都符号指针，查看下该地址指向的数据区域（代码7.3）
0x100001010地址指针，指向地址为4294971292（数据段都在高位，所以相比__TEXT地址，这个地址是正常的）
4294971292地址，执行汇编代码请看(代码7.4) 0x100000fa1: jmpq 0x100000f8c。请注意 0x100000f8c就是__TEXT段section __stub_helper区的起始地址。该地址是执行汇编代码具体请看（代码7.5）0x100000f95: jmpq *0x65(%rip) # 0x100001000
0x100001000地址，恰好是__DATA段, __nl_symbol_ptr区的其实地址，该地址指向的数据值位为 0x100001000: 0x0000000000000000 0x0000000000000000 （代码7.6）

>
总结:

+ __stubs区和__stub_helper区是帮助动态链接器找到指定数据段__nl_symbol_ptr区，二进制文件用0x0000000000000000进行占位，在运行时，系统根据dynamic loader info信息，把占位符换为调用dylib的dyld_stub_binder函数的汇编指令。

+ 当第一次调用完动态库中的符号后，动态链接器会根据dynamic loader info信息，把数据段__la_symbol_ptr指向正在的符号地址，而不是指向_nl_symbol_ptr区

http://blog.csdn.net/bjtufang/article/details/50628310