iOS 静态链接中的 Relocation 深度剖析：保障变量相对寻址正确性的奥秘

在 iOS 应用开发的广阔天地中，我们经常会与静态库相遇，通过这种方式引用闭源三方 SDK，在编译链接这一关键阶段，静态库的代码段、数据段和符号表等信息将会被无缝地拼接到 App 的主二进制中。然而，在这一融合过程中，静态库内部代码段与数据段的相对位置难免会发生改变，进而导致原代码中精心设计的相对寻址无法正确指向链接后产物中的数据。为了应对这一挑战，"Relocation" 技术应运而生，它犹如一位巧妙的魔术师，确保变量的相对寻址依然精准无误。

Relocation 的原理

Relocation 的工作原理可以用一句话概括：在链接时，对代码段和数据段中的特定位置进行调整，以弥补静态库内部相对位置的变化，从而保证相对寻址的正确性。

举个简单的例子，假设静态库中有一个函数 foo，其代码中有一个指令 ldr r0, [pc, #offset]，该指令将变量的地址加载到寄存器 r0 中，其中 offset 是一个相对于 pc（程序计数器）的偏移量。当静态库被链接到主二进制中时，foo 函数的地址可能会改变，从而导致 offset 不再正确。为了解决这个问题，Relocation 会修改指令中的 offset 值，使其指向链接后 foo 函数的正确位置。

Relocation 类型

Relocation 有多种类型，每种类型都适用于不同的数据类型和寻址模式。以下是一些常见的类型：

• R_ARM_RELATIVE： 将相对寻址转换为绝对寻址。
• R_ARM_CALL： 调整函数调用的目标地址。
• R_ARM_JUMP_SLOT： 更新动态链接符号的地址。

Relocation 的过程

Relocation 的过程通常分为以下几个步骤：

1. 识别需要 Relocation 的位置： 链接器会扫描静态库代码段和数据段，识别需要调整的特定位置。
2. 计算 Relocation 量： 对于每个需要 Relocation 的位置，链接器会计算出静态库链接前后的相对位置变化量。
3. 修改指令： 链接器会修改代码段和数据段中的指令，将 Relocation 量应用到相应的偏移量或地址中。
4. 生成 Relocation 表： 链接器会生成一个 Relocation 表，其中包含了所有需要 Relocation 的信息，如 Relocation 类型、位置和 Relocation 量。
5. 链接： 在链接过程中，Relocation 表被用于调整代码段和数据段，确保所有相对寻址保持正确性。

结论

Relocation 技术是 iOS 静态链接中至关重要的一个环节，它巧妙地解决了相对寻址在链接过程中可能出现的问题，确保变量的相对寻址依然准确无误。通过深入理解 Relocation 的原理和过程，我们能够更好地把握 iOS 应用开发中的链接机制，从而构建出稳定可靠的应用程序。