如何持续的自我提升

共 4104字,需浏览 9分钟

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2021-01-07 11:39

    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

    image-15402758

    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:

    image-20521724

    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。

    image-20917926

    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
    image-21201007

    module 文件探究

    现在局面很清晰了,ldFrameW 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 -lgrep -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 xxdhead 命令,我们可以得到 magic numberCPCH
    image-24230541
    • 通过 CPCHllvm 源码,我们可以判断这是  AST/PCH file magic number
    image-30138062

    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

    image-30220599

    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

    ld 链接的动态库 FrameW.framework/FrameWMach-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。






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