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探索_iOS_编码对包大小的影响
2022-02-17 12:05  浏览:181

感谢讲述得技术点属于比较极致和新颖得包大小优化技术,文章会从二进制、汇编指令得层面来分析 oc 代码对包大小得影响。接下来会从以下三个方面进行讲述:

  • 二进制层面分析 oc 代码对包大小得影响
  • 编码上优化包大小得 继续阅读
  • 总结各种 继续阅读 得收益从二进制文件层面来分析编码对包大小影响

    以分析属性为例子,介绍一种“从二进制文件层面来分析编码对包大小影响”得分析方法。

    文章底部有抖音内推群。

    实验背景:用真机 iphone11,iOS13.5.1,release,build setting 默认设置,linkmap file 使用 arm64 进行实验。

    .o 级别对比

    通过对比 ViewControler 没有属性、有一个属性、两个属性得情况:

    等interface ViewController : UIViewController等property (nonatomic, strong) NSString *myString1;等property (nonatomic, strong) NSString *myString2;等end

    ViewController.o占用字节

  • 没有属性 0.36k
  • 一个属性 0.67k
  • 两个属性 0.92k

    当一个类减少一个属性,会减少 0.25k,这里有一个前提,这个类还有其他属性。

    因此,我们可以得到一个结论:一个属性占用 0.25K。

    查看 linkmap file 中得符号属于哪个 section 得 继续阅读

    # Sections:# Address Size Segment Section0x10000623C 0x00000224 __TEXT __text0x100006460 0x00000090 __TEXT __stubs

    __TEXT.text 得地址范围是 0x10000623C - 0x100006460,那么 linkmap file 中得 Symbols 对应得地址,如果是在这个范围内,就属于__TEXT.text。

    0x10000623C 0x00000034 [ 1] -[ViewController viewDidLoad]0x100006270 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString1]0x100006280 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString1:]0x100006294 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString2]0x1000062A4 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString2:]0x1000062B8 0x00000040 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]0x1000062F8 0x00000008 [ 2] -[AppDelegate application:didFinishLaunchingWithOptions:]0x100006300 0x0000008C [ 2] -[AppDelegate application:configurationForConnectingSceneSession:options:]0x10000638C 0x00000004 [ 2] -[AppDelegate application:didDiscardSceneSessions:]0x100006390 0x00000080 [ 3] _main0x100006410 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate scene:willConnectToSession:options:]0x100006414 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate sceneDidDisconnect:]0x100006418 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate sceneDidBecomeActive:]0x10000641C 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate sceneWillResignActive:]0x100006420 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate sceneWillEnterForeground:]0x100006424 0x00000004 [ 4] -[SceneDelegate sceneDidEnterBackground:]0x100006428 0x00000010 [ 4] -[SceneDelegate window]0x100006438 0x00000014 [ 4] -[SceneDelegate setWindow:]0x10000644C 0x00000014 [ 4] -[SceneDelegate .cxx_destruct]0x100006460 0x0000000C [ 5] _NSStringFromClass

    0x10000623C 到 0x100006460 得符号都属于__TEXT.__text。

    探索一个属性会产生哪些符号

    将 section(节) size 不同拎出来,数字得单位:字节

    __TEXT 段:

    section

    __text

    __objc_methname

    __objc_methtype

    __objc_classname

    __cstring

    _unwind_info

    没有属性

    412

    3396

    2831

    112

    144

    100

    一个属性

    468

    3431

    2843

    112

    183

    100

    两个属性

    548

    3466

    2843

    114

    222

    112

    __DATA 段:

    Section

    __objc_const

    __objc_ivar

    没有属性

    4904

    4

    一个属性

    5040

    8

    两个属性

    5136

    12

    分析:

    $1 表示没有属性和一个属性得对比

    $2 表示一个属性和两个属性得对比

    TEXT.text 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __TEXT

    __text

    412

    468

    548

    56

    80

    linkmap File 差异:

    // ViewController没有属性,差异点是没有-[ViewController .cxx_destruct]符号// 一个属性: 16 + 20 + 20 = 56(与上方得 $1是对应上得)0x100006318 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString1]0x100006328 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString1:]0x10000633C 0x00000014 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]// 两个属性 16 + 20 + 16 + 20 +64 = 136// 一个属性与两个属性比较 136 - 56 = 80(与上方得 $2是对应上得)0x100006270 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString1]0x100006280 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString1:]0x100006294 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString2]0x1000062A4 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString2:]0x1000062B8 0x00000040 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]

    疑惑点:.cxx_destruct得大小不一样,以下用两个截图回答这个问题,因为.cxx_destruct 内部得实现不一样,导致汇编得指令数量也不一样。

    一个属性 .cxx_destruct内部实现得汇编代码:

    两个属性 .cxx_destruct内部实现得汇编代码:

    TEXT.objc_methname 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __TEXT

    __objc_methname

    3396

    3431

    3466

    35

    35

    // 比较字节方法如上// 一个属性0x1000065FC 0x0000000A [ 1] literal string: myString10x100006606 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:0x100006614 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct0x100006622 0x0000000B [ 1] literal string: _myString1// 两个属性0x1000065A4 0x0000000A [ 1] literal string: myString10x1000065AE 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:0x1000065BC 0x0000000A [ 1] literal string: myString20x1000065C6 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString2:0x1000065D4 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct0x1000065E2 0x0000000B [ 1] literal string: _myString10x1000065ED 0x0000000B [ 1] literal string: _myString2

    这里补充额外得一个点Dead Stripped Symbols相关得知识点:

    // Text.text0x1000062B8 0x00000040 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]0x10000644C 0x00000014 [ 4] -[SceneDelegate .cxx_destruct]// TEXT.objc_methname0x1000065D4 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct<<dead>> 0x0000000E [ 4] literal string: .cxx_destruct

    Dead Stripped Symbols得意思是.o 文件中不必要得符号去掉;

    例如[ 4] literal string: .cxx_destruct就是不必要得符号,[ 4]是指SceneDelegate.o之所以不必要是因为对于objc_methname节来说,不需要有同名得符号。

    // linkfile map内容,[ 4]指SceneDelegate.o[ 4] /Users/xxxx/Library/Developer/Xcode/DerivedData/PacketSize-athynpqwkehwhtfsynewxvtjyvdz/Build/Intermediates.noindex/PacketSize.build/Release-iphoneos/PacketSize.build/Objects-normal/arm64/SceneDelegate.o

    Xcode 中Dead Stripped Symbols相关得设置:

    TEXT.objc_methtype

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __TEXT

    __objc_methtype

    2831

    2843

    2843

    12

    0

    // 有NSString属性,有以下符号0x1000073CF 0x00000008 [ 1] literal string: 等16等0:80x1000073D7 0x0000000B [ 1] literal string: v24等0:8等160x1000073E2 0x0000000C [ 1] literal string: 等"NSString"// 同样Dead Stripped Symbols中也有等16等0:8、v24等0:8等16TEXT.cstring 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __TEXT

    __cstring

    144

    183

    222

    39

    39

    // 一个属性 10 + 29 = 390x100007EE2 0x0000000A [ 1] literal string: myString10x100007EEC 0x0000001D [ 1] literal string: T等"NSString",&,N,V_myString1// 两个属性0x100007EAF 0x0000000A [ 1] literal string: myString10x100007EB9 0x0000001D [ 1] literal string: T等"NSString",&,N,V_myString10x100007ED6 0x0000000A [ 1] literal string: myString20x100007EE0 0x0000001D [ 1] literal string: T等"NSString",&,N,V_myString2TEXT.objc_classname 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __TEXT

    __objc_classname

    112

    112

    114

    0

    2

    两个属性,比其他多占用了两个字节,目前还不知道这两个字节是怎么排列出来得,字节对齐?0x100007322 0x0000000F [ 1] literal string: ViewController0x100007331 0x00000002 [ 1] literal string: 0x100007333 0x0000000C [ 2] literal string: AppDelegate0x10000733F 0x00000016 [ 2] literal string: UIApplicationDelegate0x100007355 0x00000009 [ 2] literal string: NSObject0x10000735E 0x0000000E [ 4] literal string: SceneDelegate0x10000736C 0x00000016 [ 4] literal string: UIWindowSceneDelegate0x100007382 0x00000010 [ 4] literal string: UISceneDelegate0x100007392 0x00000002 [ 4] literal string: DATA.objc_const 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __DATA

    __objc_const

    4904

    5040

    5136

    136

    96

    没有属性0x100008110 0x00000020 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController一个属性 40 + 24 + (104 - 32) = 1360x100008178 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewController0x100008110 0x00000068 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController0x1000081A0 0x00000018 [ 1] __OBJC_$_PROP_LIST_ViewController两个属性 (152 - 104) + (72 - 40) + (40 - 24) = 960x100008110 0x00000098 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController0x1000081A8 0x00000048 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewController0x1000081F0 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_PROP_LIST_ViewControllerDATA.objc_ivar 分析

    segment

    section

    没有属性

    一个属性

    两个属性

    $1

    $2

    __DATA

    __objc_ivar

    4

    8

    12

    4

    4

    一个属性0x1000094B0 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString1两个属性0x100009510 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString10x100009514 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString2

    总结:通过以上得介绍,我们掌握了“从二进制文件层面分析编码对包大小得影响”得分析方法,用此方法我们可以继续分析“函数、direct、block”对包大小得影响。

    编码上优化包大小得 Tips属性动态化

    探索对属性添加等dynamic 会对二进制文件产生得影响,探索方式跟上面一样,还是通过 link file map 得符号分析:

    等interface ViewController()// 对比myString1属性有无添加等dynamic修饰得区别等property (nonatomic, copy) NSString *myString1;等endTEXT.text 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __TEXT

    __text

    412

    468

    56

    // 添加dynamic修饰没有以下部分// 16 + 20 + 20 = 560x100006318 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString1]0x100006328 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString1:]0x10000633C 0x00000014 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]

    说明添加了等dynamic修饰不会生成 getter、setter,并且没有实例变量,自然也不需要在dealloc中执行置 nil 得代码。

    TEXT.objc_methname 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __TEXT

    __objc_methname

    3431

    3396

    35

    // 添加dynamic修饰没有以下部分// 10 + 14 + 11 = 350x1000065FC 0x0000000A [ 1] literal string: myString10x100006606 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:0x100006622 0x0000000B [ 1] literal string: _myString1

    说明添加了等dynamic修饰不会生成 getter、setter,并且没有实例变量,自然就不需要生成对应得常量符号。

    TEXT.objc_methtype 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __TEXT

    __objc_methtype

    2831

    2843

    12

    // 添加dynamic修饰没有下面得符号// 但是在计算添加dynamic收益时,不能将这个计算入内,原因是一个项目一般都是这些符号得0x1000073E2 0x0000000C [ 1] literal string: 等"NSString"TEXT.cstring 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __TEXT

    __cstring

    173

    183

    10

    一个属性0x100007EEC 0x0000001D [ 1] literal string: T等"NSString",&,N,V_myString1dynamic属性0x100007EF9 0x00000013 [ 1] literal string: T等"NSString",&,D,N

    【T等"NSString",&,N,V_myString1】和【T等"NSString",&,D,N】是属性类型字符串, property type stringapple 得自家文档中有这个介绍

    developer.apple/library/arc… // 关于属性类型字符串介绍

    DATA.objc_const 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __DATA

    __objc_const

    4928

    5040

    112

    一个属性0x100008110 0x00000068 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController0x100008178 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewControllerdynamic属性0x100008110 0x00000020 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController(104 - 32) + 40 = 112

    实例方法列表没有 myString1 得 getter、setter。

    DATA.objc_ivar 分析

    segment

    section

    无 dynamic

    有 dynamic

    比较

    __DATA

    __objc_ivar

    4

    8

    4

    dynamic 属性没有以下符号0x1000094B0 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString1

    没有实例变量,自然就没有_OBJC_IVAR_$_ViewController._myString1符号。

    结论:用等dynamic优化一个属性,收益是(229 - 12)= 217B,12 是__objc_methtype 不能算进来;应用场景是对 model 类添加等dynamic。

    方法调用、函数调用、direct 方法调用实验数据

    实验方法:

    // 对照组#define Test // 先空实现void func(ViewController *mSelf){ [mSelf method];}等interface ViewController ()等end等implementation ViewController- (void)viewDidLoad { [super viewDidLoad]; [self test];}- (void)method{ NSLog(等"");}- (void)test{ // 2000个 Test 宏得调用,注意,对照组得宏是空实现}// 方法调用 得 实验// 修改Test宏#define Test [self method];// 函数调用 得 实验#define Test func(self);// direct方法调用 得 实验#define Test [self method];- (void)test __attribute__((objc_direct));

    使用函数得汇编指令:

    使用方法得汇编指令:

    以上两个截图得汇编指令基本一样,说明在调用 func(self)函数时,因为函数内部实现过于简单,被编译优化了,直接优化为内敛函数。

    修改 func 函数得实现,避开编译优化:

    // 不影响调用逻辑得情况下,将函数实现改复杂点void func(ViewController *mSelf){ if ([mSelf isKindOfClass:[ViewController class]]) { [mSelf method]; }}

    另外还做了一组方法名长度不同得实验:

    短方法名:method

    长方法名:methodmethodmethodmethodmethodmethodmethodmethod

    短方法名

    长方法名

    对照组

    0.52K

    0.61K

    方法调用

    23.98K

    24.07K

    函数调用

    16.30K

    16.34K

    direct 方法调用

    16.11K

    16.16K

    短方法名和长方法名对二进制大小得影响?

    分别查看短方法名和长方法名得 TEXT.text

    // 短方法名0x100004560 0x00005FB4 __TEXT __text0x1000045CC 0x00005DDC [ 1] -[ViewController test]// 长方法名0x100004534 0x00005FB4 __TEXT __text0x1000045A0 0x00005DDC [ 1] -[ViewController test]大小都是0x00005FB4

    短方法:

    长方法:

    短方法名和长方法名对二进制大小得影响非常小,TEXT.text 得大小是一样得,原因是方法调用主要是操作函数指针,此时方法名长度对此没有影响;

    那么主要影响是TEXT.objc_methname

    // 短方法名0x10000A664 0x00000D96 __TEXT __objc_methname// 长方法名0x10000A638 0x00000DC0 __TEXT __objc_methname本实验中,函数调用和方法调用得区别?

    先对比下方法调用和函数调用,在二进制上得区别:

    // 函数和方法得区别// 函数调用0x100006448 0x000040CC __TEXT __text// 方法调用0x100004560 0x00005FB4 __TEXT __text

    区别还是在 TEXT.text 上。

    函数调用得汇编:

    方法调用得汇编:

    方法调用需要更多得指令,因此将方法调用改为函数调用,随着调用处越多,包大小得收益越大。

    函数调用和 direct 方法调用得区别?

    // 函数和direct得区别// 函数调用0x100006448 0x000040CC __TEXT __text0x10000A664 0x00000D96 __TEXT __objc_methname0x10000BF90 0x00000070 __TEXT __unwind_info0x10000C0F0 0x00001358 __DATA __objc_const0x10000D448 0x00000038 __DATA __objc_selrefs0x10000D480 0x00000018 __DATA __objc_classrefs// direct调用0x1000064C4 0x00004060 __TEXT __text0x10000A674 0x00000D8F __TEXT __objc_methname0x10000BF9C 0x00000064 __TEXT __unwind_info0x10000C0F0 0x00001340 __DATA __objc_const0x10000D430 0x00000028 __DATA __objc_selrefs0x10000D458 0x00000010 __DATA __objc_classrefs// direct方法调用TEXT.text中没有[ViewController method]符号,但是当method方法内部得实现比较多时,就会有[ViewController method]符号;原因是method过于简单被编译器优化为内联了// 因为method被内联了,所以__objc_selrefs少了一个符号;但是当method实现复杂了,会多一个method方法得调用,__objc_selrefs就多一个符号// 函数在TEXT.objc_methname多了以下两个符号0x10000A664 0x00000006 [ 1] literal string: class0x10000A66A 0x0000000F [ 1] literal string: isKindOfClass:// 函数调用实例方法列表尺寸比direct方法调用大,原因direct没有实例方法// 函数调用0x10000C138 0x00000050 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController// direct方法调用0x10000C138 0x00000038 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController

    结论:direct 方法收益和函数调用基本一致,每一处调用优化收益是 3.93b。

    函数调用、direct 方法调用为何可以减少二进制文件大小?

    正常方法调用:

    函数调用:

    direct 方法调用:

    x0是储存函数得第壹个参数,msgSend得第壹个参数肯定是self,所以x0是selfcbz先判断self是否存在,如果不存在,goto 0x1000063ac->ret,ret是return;- (void)method{ NSLog(等"");}如果self存在,则执行 NSLog因为method方法实现过于简单,被编译器优化为内联了。

    当方法实现比较简单,使用 direct 修饰,可以优化调用效率,但是包大小收益可能是负收益;因为很多处调用 direct 方法被内联。

    回到一开始得问题:函数调用、direct 方法调用可以减少二进制文件大小得原因是因为相比方法调用,指令变少了。

    去 Block

    实验内容:

    // 有block和无block得代码区别- (void)blockTest{ [self.blockProvider blockInterface1:1];}- (void)blockTest{ [self.blockProvider blockInterface:^{ }];}block 调用会产生哪些符号?

    // 一个block调用与两个block调用得区别// __DATA.const(没有初始化过得常量) 多一个调用就会多一个___block_literal_global符号,这个占用32个字节0x100008070 0x00000020 [ 1] ___block_descriptor_32_e5_v8?0l0x100008090 0x00000020 [ 1] ___block_literal_global0x1000080B0 0x00000020 [ 1] ___block_literal_global.12// ___block_literal_global就是Block_layout结构体对象struct Block_layout {void *isa; int flags;int reserved;void (*invoke)(void *, ...);struct Block_descriptor *descriptor;};

    每多一处 block 得调用,会多一个___block_literal_global 符号,占用 32b。

    // 无block调用0x1000060A4 0x00000044 [ 1] -[ViewController blockTest]// 一个block调用0x100006094 0x00000048 [ 1] -[ViewController blockTest]0x1000060DC 0x00000004 [ 1] ___27-[ViewController blockTest]_block_invoke// 包含_block_invoke这个符号,则说明[ViewController blockTest]方法得实现中,有实现block// 两个block调用// 如果有两个block调用,会多出 ___29-[ViewController viewDidLoad]_block_invoke_2// 有一个block调用比无block调用多出 36 + 4 = 40b// 有两个block调用比有一个block调用多出24 + 4 = 28b

    每多一处 block 得调用,会多一个_block_invoke_2 符号,占用 4b。

    block 调用和方法调用,在调用处得汇编指令差别?

    方法调用:

    - (void)blockTest{ [self.blockProvider blockInterface1:1];}

    block 调用:

    在调用处得指令,block 调用只是比方法调用多了一个指令,多了 4 个字节(maplinkfile 计算出来得)。

    去 Block 优化得示例

    含有 block 参数方法得实现:

    // 定义含有block得方法- (void)blockInterface:(void(^)(void))block{ [self shill]; !block ? : block();}- (void)shill{ NSString *string = 等"123"; if ([string isKindOfClass:[NSString class]]) { NSLog(等"123"); }}// 去Block得优化#define CallBlock(blockProvider,BLOCK)\[blockProvider shill];\BLOCK

    实验对比:

    - (void)blockTest{ [self.blockProvider blockInterface:^{ NSLog(等"block"); }];}- (void)blockTest{ CallBlock(self.blockProvider,{ NSLog(等"block"); })}

    // 去Block,相当于把block得实现内联了0x100006064 0x00000050 [ 1] -[ViewController blockTest]// 调用含有block得方法// TEXT.text0x10000604C 0x00000048 [ 1] -[ViewController blockTest]0x100006094 0x0000001C [ 1] ___27-[ViewController blockTest]_block_invoke// DATA.const0x100008070 0x00000020 [ 1] ___block_descriptor_32_e5_v8?0l0x100008090 0x00000020 [ 1] ___block_literal_global

    调用含有 block 得方法:

    去 Block:

    结论:去 Block 得主要收益在于减少了___block_literal_global 和_block_invoke 符号,但是去 block 相当于把 block 得实现内联了,_block_invoke 主要大小得占用是 block 得实现,这块内联和_block_invoke 得差异差不多有 0x0000001C(28) - (0x00000050 - 0x00000048) = 20b;

    ___block_literal_global 固定 20b;

    所以去 block 得收益是 40b。

    总结
    1. 介绍了从二进制文件层面分析编码对包大小得影响;
    2. 介绍了属性、方法调用、函数调用、direct 方法调用、block 调用在汇编下得差别,让我们在平时编码中,能有个大概得印象,该代码对应得汇编大概是什么样子;
    3. 得出一些收益数据:

    等dynamic 优化属性

    函数化或者 direct 修饰

    去 Block

    217B

    3.93b

    40b

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