如何持续的自我提升

最近经常遇到有些朋友问题我如何学习编译器等各类底层的知识。

这些问题的背后是很多程序员对自我提升的强烈需求。

今天，笔者会通过分享“2020年最后一天的学习完整记录”的方式解答这个问题。

注意：本文是分享自我提升技巧，所以遇到不懂的技术名词，可以直接跳过。

一、初识

“初识是一个被灌输知识的过程。

当我们看博客或者书籍时，都会遇到一些新知识。这就是初识。

今天，笔者从 百度App Objective-C/Swift 组件化混编之路（二）- 工程化 时，就被灌输了一个”新知识“：module 会供链接器使用 。

下面截取部分原文：

“1.2 Module 化 1.2.1 基本概念

• module：是一个编译单元，或构建产物，对一个软件库的结构化替代封装，供链接器使用（更多介绍请查阅 Clang-Module：https://clang.llvm.org/docs/Modules.html#introduction）

二、思考

“思考 是一个主动消化知识的过程。

思考 的方式有很多：

• 新知识是否和已有的知识发生了冲突？
• 新知识可以和哪些知识串联起来？
• ....

当我看到上面的”新知识“时，就会想：

• ”module 是如何被链接器使用呢？“
• ”我也看过很多相关资料，为什么之前看到的资料都没有提到链接器呢？“

三、探索

“探索 是一个手动进行研究的过程。

探索 过程非常依赖我们的思考能力和记忆能力。

下面是笔者对 module 的一些思考：

• 我具备多少与 module 相关的知识
• 可以通过哪些搜索引擎技巧更快的搜索到与 module 相关的知识
• 我们是否有方案验证 module 与 链接器 的关系
• ...

每一次思考都需要我们把记忆能力充分调用：

• 回忆与 module 相关的知识
• 回忆搜索引擎技巧
• 回忆如何通过 Xcode 创建工程、动态库
• 回忆 APP 构建的每一步的命令
• ...

通过上面的初步思考，我决定通过创建 Demo 的方式对 module 会供链接器使用 进行验证。

准备 Demo工程

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Demo 工程会有一个名为 Host 的 APP，同时该 App 会依赖名为 FrameW 的动态库和其它系统库。

项目的整体架构如下图：

构建

通过 xcodebuild 命令，可以对 Host 进行构建。

如下，红框部分是 Xcode 执行 链接 Host 时，所调用的命令：

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通过仔细分析上面的完整 命令 信息，我们没有发现与 module 明显相关的参数，所以，我们可以大胆猜测： module 与链接器没有关系。

调试模式

考虑到编译器可能通过其它方式进行了信息传递，所以，我们通过给上述命令添加参数 -v 的方式进行调试。

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很遗憾，新增参数 -v 后，仍然没有得到有效的信息。但是，我们得到了一个新的知识 clang 会调用 ld 命令执行链接任务。

调试链接过程

接着，我们再次尝试对 ld 命令添加参数 -v -t 的方式进行调试。

这次的信息量十足：

• 链接依赖的 .o 路径被完整的打印出来了
• 链接依赖的 FrameW 路径被打印出来了
• 链接依赖的系统库路径被打印出来了

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module 文件探究

现在局面很清晰了，ld 与 FrameW 的交互是通过上面日志中的 FrameW.framework/FrameW 文件完成的。如果我们能够证明 FrameW.framework/FrameW 文件与 module 没有关系，就可以证明 ”module 与链接器没有关系“。

下面，我们将依次分析 module 文件与 FrameW.framework/FrameW 文件，并将两者对比。

“如果对某些细节比较好奇，可以在公众号底部留言，我们后续再分享 module 内幕相关的知识。

module 文件特征

首先，我们进行编译任务时，会发现有一个名为 -fmodules-cache-path 的参数，该参数的值是一个路径ModuleCache：

 -fmodules-cache-path=/var/folders/4j/jqzrrjzn0nvgm4pyxrqddxnmm530jm/C/org.llvm.clang.xxxx/ModuleCache

• 通过 cd 命令切到该文件夹
• 通过 find 命令配合 grep 找到 FrameW-xxx.pcm
• 通过 file 命令，得知该文件是 Mach-O 文件
• 通过 otool -l grep sort，我们发现该文件最大的一个 section 体积是 0x000000000000d318
• 通过 0x000000000000d318 配合 otool -l 和 grep -B 3 ，我们知道它属于 __CLANG __clangast 部分
• 通过 segedit 命令将该部分导出到单独文件
• 通过 file ，我们了解到该文件属于 data
• 通过 xxd 和 head 命令，我们可以得到 magic number 是 CPCH

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• 通过 CPCH 和 llvm 源码，我们可以判断这是 AST/PCH file magic number

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另外，结合 llvm 源码的 llvm::Error GlobalModuleIndexBuilder::loadModuleFile 内部逻辑，我们可以确认这个就是 动态库module 进行编译后的产物

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通常上面的思考，我们可以得到以下结论：module 通常会被编译为单独的 mach-o 文件，该文件主要负责在 section:__CLANG __clangast 存储编译后的 ast 文件。

动态库的特征

而 ld 链接的动态库 FrameW.framework/FrameW 是 Mach-O 64-bit dynamically linked shared library arm64 文件

通过上面两种文件的特征，我们可以证明 module 与链接器没有关系。

“考虑到很多情况，我们没法找到各种命令行工具进行分析，所以，下面介绍一份搜索引擎版本的探索流程

• 通过搜索引擎查找 “Xcode 教程”
• 通过 Xcode 教程了解构建的完整步骤，并观察其中的链接环节
• 通过 Xcode 的链接环节，我们可以发现真正执行链接的二进制文件是 ld
• 通过搜索引擎查找“如何通过二进制文件找到对应的源码”
• 尝试编译链接器（遇到问题，可以通过网络引擎搜索解决）
• 运行链接器，并分析链接器的源码执行路径

注意：

1. Xcode 的构建流程，笔者在上次分享的 llvm 编译器高级用法：第三方库插桩 有过简单介绍，后面会有更加详细的文章分享动态库、静态库、APP 的构建流程。
2. 通过二进制文件获取源码，笔者在上次分享的 iOS 崩溃排查技巧：如何获取系统库源码，后面会有一篇升级版本的获取系统库源码的方案。

四、总结和超越

“总结 是对整个学习成果的强化过程。

通过 ”初识“-”思考“-”探索” 三部曲，我们会学到很多知识。

不幸的是，人类的大脑很容易遗忘知识。所以，我们需要一些技巧将记忆强化。

总结 的方法有很多种，其中最高效的方案就是 费曼技巧。

费曼技巧 是一种「以教为学」的学习方式，通过直白浅显的语言把复杂深奥的问题和知识传授给 小孩子 的方式进行学习。

但是，费曼技巧 需要一个倾听者才会有很好的学习效果。所以，我个人更加推荐将 学习笔记公开。

当我们选择将笔记发到公众号或者个人博客时，就会强迫自己将整篇文章的知识理顺，避免错误、遗漏。同时，也会有更多的同行帮我们 指出问题。

请记住，只有当我们把相关的知识点完整串联和记忆后，我们才能真正 超越自己，才能真正的 自我提升。

本文总结

本文通过一次完整的学习经历分享了 “如何自我学习/提升”的问题。

整体的思路如下：

• 初识：被灌输知识的过程。
• 思考：主动消化知识的过程。
• 探索：手动进行研究的过程
• 总结和超越：完成自我提升的过程

后记

除了本文分享的知识外， 百度App Objective-C/Swift 组件化混编之路（二）- 工程化 还有很多的知识或者疑惑点值得研究，下面简单的列举几个，欢迎读者进行补充。

• .tbd 是文本类型，为什么原作者会认为 dynamic_library 的扩展名是 .tbd “
  • dynamic_library：动态库，Xcode 7 之前扩展名为 .dylib， Xcode 7 后是 .tbd ；目前官方环境并不允许为 iOS 平台添加这种类型。
• swiftmodule 的依赖会传递吗？有没有优雅的方式解决？ “4.7 小知识：swiftmodule 的传递依赖性 已知：有组件 A 依赖组件 B，组件 B 依赖组件 C 在 Objective-C 中，B 对外暴露的头文件中引用了 C 的公开头文件，我们叫组件 B 传递依赖 C，结果就是编译组件 A 时必须同时能找到组件 B 和组件 C 的头文件，否则编译失败。 然而 Swift 并没有公开头文件一说，只要组件 B import C，导致 swiftmodule 中也明确标记了 import C，当组件 A import B 时，也同时 import C ，如果组件 A 找不到组件 C 的 module，那组件 A 将编译失败。
• 下面解决报错的方案是依据什么原理？在不依赖 Xcode 的情况下，我们该如何解决？ “6.3 App 链接一个 Swift 二进制时报错？ 当一个组件或产物需要链接其他 Swift 的产物时，比如 App、单测、动态库等，需要告诉 Xcode 开启 Swift 链接功能，开启方法就是添加一个 Swift 文件，否则报错。