iOS启动优化之编译器插桩

一、什么是编译器插桩

编译器插桩是指在编译期间修改已有的代码或者生成新的代码。

二、准备知识

Tracing PCs是用来跟踪CPU将要执行的指令代码；我们可以借此拿到程序启动时需要的用到的函数，然后减少缺页中断的产生，从而达到启动优化的效果。如何配置如下面这个图所示：

工程中配置使用它-fsanitized-coverage=trace-pc-guard，编译器会在每个代码边缘插入以下代码: __sanitizer_cov_trace_pc_guard(&guard_variable)。

在工程上配置了-fsanitized-coverage=trace-pc-guard后再编译工程就会报错，需要定义两个函数__sanitizer_cov_trace_pc_guard_init和__sanitizer_cov_trace_pc_guard。

三 、具体举例

1. 新建一个空的过程，然后添加配置：

Target -> Build Setting -> Custom Complier Flags -> Other C Flags 添加 fsanitize-coverage=func,trace-pc-guard

2.在Viewcontroller.m的文件中添加代码

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <sanitizer/coverage_interface.h>

void __sanitizer_cov_trace_pc_guard_init(uint32_t *start, uint32_t *stop) {
  static uint64_t N;  // Counter for the guards.
  if (start == stop || *start) return;  // Initialize only once.
  printf("INIT: %p %p\n", start, stop);
  for (uint32_t *x = start; x < stop; x++)
    *x = ++N;  // Guards should start from 1.
}

void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
  if (!*guard) return;
  void *PC = __builtin_return_address(0);
  char PcDescr[1024];
  printf("guard: %p %x PC %s\n", guard, *guard, PcDescr);
}

3.跑代码看输出结果

__sanitizer_cov_trace_pc_guard_init：获取整个工程中所有函数/方法的数量；start stop是存储的是工程中符号的个数

__sanitizer_cov_trace_pc_guard：拿到工程中这些函数/方法的地址；系统每调用一个方法，都会回调这个__sanitizer_cov_trace_pc_guard；在汇编中，编译器会在每一个方法之前插入__sanitizer_cov_trace_pc_guard；

由此可以知道app启动的程序，方便二进制重排

四 获取工程启动时需要用到的函数（三种方式）

void __sanitizer_cov_trace_pc_guard(uint32_t *guard) {
    //第一种方式
   NSLog(@"%s",__func__);
    //第二种方式
    if (!*guard) return;
    //调用__sanitizer_cov_trace_pc_guard的函数的函数地址
    void *PC = __builtin_return_address(0);
    //可以获得一个函数的名称以及地址
    Dl_info info;
    dladdr(PC, &info);
    NSLog(@"dil_fname %s",info.dli_fname);//文件的路径
    NSLog(@"dil_fname %p",info.dli_fbase);//文件的地址
    NSLog(@"dil_fname %s",info.dli_sname);//符号的名字，这个是我们需要的
    NSLog(@"dil_fname %p",info.dli_saddr);//符号的地址
    
    //第三种方式
//    typedef struct {
//        void * pc;
//        int abc;
//    } SYNode;
    SYNode *node = malloc(sizeof(SYNode));
    *node = (SYNode){PC,0};

五、生成的APP启动函数顺序的order文件

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    //创建数组
    NSMutableArray *symbleNames = [NSMutableArray array];
    while (YES) {
        SYNode *node = OSAtomicDequeue(&symbolList, offsetof(SYNode, abc));
        if (node == NULL) {
            break;;
        }
        Dl_info info;
        dladdr(node->pc, &info);
//        printf("%s\n",info.dli_sname);
        //转为OC字符串方便操作
        NSString *name = @(info.dli_sname);
        //写法一 添加
        //OC方法 直接添加到数组
        //hasPrefix 表示以+[开头
//        if ([name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["]) {
//            [symbleNames addObject:name];
//            continue;
//        }
//        [symbleNames addObject:[@"_" stringByAppendingString:name]];
        //写法二
        BOOL isObjc = [name hasPrefix:@"+["] || [name hasPrefix:@"-["];
        NSString * symbleName = isObjc ? name : [@"_" stringByAppendingString:name];
        //取反
        [symbleNames addObject:symbleName];
            symbleNames = (NSMutableArray *)[[symbleNames reverseObjectEnumerator] allObjects];
        NSLog(@"%@",symbleNames);
    }
    //去重
    NSEnumerator *em = [symbleNames reverseObjectEnumerator];//反向遍历
    //新数组存储
    NSMutableArray *funcs = [NSMutableArray arrayWithCapacity:symbleNames.count];
    NSString *name;
    while (name = [em nextObject]) {
        if (![funcs containsObject:name]) {
            [funcs addObject:name];
        }
    }
    NSLog(@"%@",funcs);
    //数组转为字符串
    NSString *funcStr = [funcs componentsJoinedByString:@"\n"];
    //文件路径  写文件
    NSString *filePath = [NSTemporaryDirectory() stringByAppendingPathComponent:@"lg.order"];
    //文件内容
    NSData *file = [funcStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    //写入文件
    [[NSFileManager defaultManager] createFileAtPath:filePath contents:file attributes:nil];
    //获取沙盒主目录路径
    NSLog(@"%@",NSHomeDirectory());
    
    NSLog(@"%@",funcStr);
}