Code 是怎么变成 .ipa 包的

作为一名 iOS 开发工程师，“把代码变成.ipa的可安装到手机上的应用发生了什么”应该是要了解的。提出这么几个问题，去探索一下背后的原理。
这个过程做了什么？
程序员可以在这个过程中做什么？

第一个问题：做了什么

1. Archive
1. 打包 .ipa

Archive

1.进行编译
2.生成一个 DSYM 文件（存储了16进制的函数地址映射）
奔溃日志中的地址通过此文件由地址映射到具体的函数位置。

Xcode 的编译器是由 Clang + LLVM 组成

编译器是做什么的？
编译器是用来把源代码文件转换为更为低级的语言的（同时还有语句的静态分析），而 xcode 使用的clang 编译器的作用就是把源代码转换为更为低级的 LLVM IR(Intermedia Representation)，这个 LLVM IR 是操作系统无关的，然后 LLVM 通过这个中间语言来进行下一步的二进制文件的产出

Clang 编译器
作为编译器前端，作用是：语法分析，语义分析，生成中间代码.在这个过程中，会进行类型检查，如果发现错误或者警告会标注出来在哪一行。

通过$ clang -ccc-print-phases <file name>.m观察单个文件的编译过程

1.预处理
2.编译生成IR(中间代码)
语法分析，语义分析(这个过程就是 Compiling)
3.汇编器生成汇编代码
4.生成机器码
5.链接
6.生成Image，也就是最后的可执行文件

预处理
会处理源文件中的宏定义，将代码中的宏用其对应定义的具体内容进行替换，展开头文件：

#import <Foundation/Foundation.h>

#define MY_CONSTANT 4

#ifdef DEBUG
//...
#else
//...
#endif

每次 ⌘B 发生的事情（使用cocoa pods)

编译信息写入辅助文件，创建文件架构 .app 文件
处理文件打包信息
执行 CocoaPod 编译前脚本，checkPods Manifest.lock
编译.m文件，使用 CompileC 和 clang 命令
链接需要的 Framework
编译 xib
拷贝 xib ，资源文件
编译 ImageAssets
处理 info.plist
执行 CocoaPod 脚本
Run custom shell script 'Embed Pods Frameworks'
Run custom shell script 'Copy Pods Resources'
拷贝标准库
创建 .app 文件和签名

clang是实际的编译命令
-x      objective-c 指定了编译的语言
-arch   x86_64制定了编译的架构，类似还有arm7等
-fobjc-arc 一些列-f开头的，指定了采用arc等信息。这个也就是为什么你可以对单独的一个.m文件采用非ARC编程。
-Wno-missing-field-initializers 一系列以-W开头的，指的是编译的警告选项，通过这些你可以定制化编译选项
-DDEBUG=1 一些列-D开头的，指的是预编译宏，通过这些宏可以实现条件编译
-iPhoneSimulator10.1.sdk 制定了编译采用的iOS SDK版本
-I 把编译信息写入指定的辅助文件
-F 链接所需要的Framework
-c ClassName.c 编译文件
-o ClassName.o 编译产物

可以通过 XCode的Link Map File 窥探二进制文件中的布局

设置为 YES

~/Library/Developer/Xcode/DerivedData/<TARGET-NAME>-对应ID/Build/Intermediates/<TARGET-NAME>.build/Debug-iphoneos/<TARGET-NAME>.build/

文件内容包含 Object files，Sections，Symbols

Object files

这个部分的内容都是 .m 文件编译后的 .o 和需要 link 的 .a 文件。前面是文件编号，后面是文件路径。

Sections

这里描述的是每个 Section 在可执行文件中的位置和大小。每个 Section 的 Segment 的类型分为 __TEXT 代码段和 __DATA 数据段两种。

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，及它们对应的地址，大小，文件编号信息。

第二个问题：程序员可以做什么

以 attribute(xx) 的语法格式出现，是 Clang 提供的一些能够让开发者在编译过程中参与一些源码控制的方法。下面列一些会用到的用法：

attribute((format(NSString, F, A))) 格式化字符串

- (void)preMethod:( NSString *)string __attribute__((deprecated("preMethod已经被弃用，请使用newMethod")));
- (void)deprecatedMethod DEPRECATED_ATTRIBUTE; //也可以直接使用DEPRECATED_ATTRIBUTE这个系统定义的宏

 //如果没有使用返回值，编译的时候给出警告
#define __unused_result  __attribute__ ((warn_unused_result)) 

//指定不能有子类
attribute((objc_subclassing_restricted)) 

//子类继承必须调用 super
attribute((objc_requires_super)) 

//带描述信息的弃用
#define __deprecated_msg(_msg) __attribute__((deprecated(_msg)))

//遇到__unavailable的变量/方法，编译器直接抛出Error
#define __unavailable   __attribute__((unavailable))

//告诉编译器，即使这个变量/方法 没被使用，也不要抛出警告
#define __unused    __attribute__((unused))

//和__unused相反
#define __used      __attribute__((used))

//如果不使用方法的返回值，进行警告
#define __result_use_check __attribute__((__warn_unused_result__))

//OC方法在Swift中不可用
#define __swift_unavailable(_msg)   __attribute__((__availability__(swift, unavailable, message=_msg)))

clang 警告处理

#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wundeclared-selector"
///代码
#pragma clang diagnostic pop

这段代码的作用是

对当前编译环境进行压栈
忽略-Wundeclared-selector（未声明的）Selector警告
编译代码
对编译环境进行出栈

通过clang diagnostic push/pop,你可以灵活的控制代码块的编译选项。

在 Xcode 的 Project editor 中的 Build Setting，Build Phases 和 Build Rules 能够控制编译的过程

Build Setting

配合多个Target（右键Target，选择Duplicate），单独一个Target负责测试服务器。这样我们就不用每次切换测试服务器都要修改代码了
warnings是编码中很重要的一个环节，编译器给出合理的warning能帮助开发者找到自己代码的问题，防止很多bug产生。
默认用XCode创建一个工程，会自动开启一些重要的warnings，但是更多的时候，我们需要编译器更完整的提醒
默认的Warning可以在Build Settings里找到

在search里搜索Warnings，就可以看到如图,这是为所有语言开启的warnings

当然，也可以为不同语言开启warning，也在Build Settings里
详情看这里

Build Phases
在 Compile Source 中指定所有必须编译的文件，这些文件会根据 Build Setting 和 Build Rules 里的设置来处理
在 Link Binary With Libraries 里会列出所有的静态库和动态库，它们会和编译生成的目标文件进行链接
build phase 还会把静态资源拷贝到 bundle 里
通过右上角的新增，可以添加自己的运行脚本。

Build Rules

指定不同文件类型如何编译。每条 build rule 指定了该类型如何处理以及输出在哪。可以增加一条新规则对特定文件类型添加处理方法

build 过程控制的这些设置都会被保存在工程文件 .pbxproj 里

提高项目编译速度

通过$ defaults write com.apple.dt.Xcode ShowBuildOperationDuration YES可以看到 Xcode 编译时间（首先要关闭 Xcode）

forward declaration
选择@class CLASSNAME，而不是#import CLASSNAME.h

预处理器对 #import 处理是用 CLASSNAME.h 文件中的内容去替换这行代码
 @class 是告诉编译器 CLASSNAME 是一个类，并且在 .m 实现文件中可以通过 import CLASSNAME.h 的方式来使用它。

对常用的工具类进行打包（Framework/.a）
打包成Framework或者静态库，这样编译的时候这部分代码就不需要重新编译了。

常用头文件放到预编译文件里
XCode的pch文件是预编译文件，这里的内容在执行XCode build之前就已经被预编译，并且引入到每一个.m文件里了。

二. 生成 `.ipa` 包

Mach-O文件
是Mac和iOS可以执行文件的格式。进程就是系统根据该格式将执行文件加载到内存后得到的结果。系统通过解析文件，建立依赖(动态库)，初始化运行时环境，才能真正开始执行该App(进程)

参考文章：
https://segmentfault.com/a/1190000003101087
https://blog.csdn.net/Hello_Hwc/article/details/53557308
https://blog.csdn.net/forwardto9/article/details/51656274
https://juejin.im/post/5a352bb0f265da433562d5e3
https://blog.csdn.net/bjtufang/article/details/50628310
https://blog.csdn.net/vincentiss/article/details/54617915
https://objccn.io/issue-6-3/