初识iOS中的动态库和静态库

由于最近研究组件化后调试时二进制映射源码的功能,发现需要对开发中的动态库和静态库需要有一些了解。所以就有了这篇文章,由于只是了解,并没有深入到编译层面,所以本篇文章只是简单了解一些库的知识,并不深入。

静态库 vs 动态库

平常开发的时候会接触一些库的文件,比如.a.tbd.framework结尾的文件,甚至以前还有.dylib结尾的。由于以前一直没忙于工作,所以也没有细致的研究这些文件结尾的区别。只是傻傻的以为.a结尾的是静态库,.framework结尾的是动态库。现在看来以前是真的傻。现在来看一下静态库和动态库的区别。

静态库

如果我们的app依赖一个静态库,在链接阶段会把依赖静态库的部分合并到app的可执行文件中(app的可执行文件指的是app包内容里面同名的一个文件)。静态库的文件名后缀是.a.framework

动态库

编译app时并不会把动态库合并到app的可执行文件中,而是在程序启动的时候加载动态库到内存中。其中动态库分动态链接库动态加载库两种。

  • 动态链接库:在编译阶段需要指定app需要依赖哪些动态库。当运行可执行文件时,如果系统还没有加载过这些库时,就会随着运行可执行文件的加载一起加载这些动态库。如果有多个可执行文件依赖同一个动态库,不会重复加载。
  • 动态加载库:编译阶段不需要指定app需要依赖哪些动态库。当运行过程中需要加载某个动态库时,就会用dlopen函数动态的把库加载到内存中使用。

所以这两个的区别就是动态链接库在app运行时就需要加载,动态加载库可以在任何时间进行加载。动态库的文件后缀是.tbd.framework

小总结

由于静态库在链接时需要链接到可执行文件中,所以会导致包体积变大。动态库因为不会添加到可执行文件中,所以相比静态库包体积会小一些。

相对于启动时间,静态库会比动态库好一些,因为如果使用很多动态库,app在冷启动时加载动态库会占用一些时间。

下面来说一下文件后缀的问题。.a就是静态库,.tbd是动态库,以前还有.dylib结尾的动态库。.framework既可以是动态库也可以是静态库,这取决于制作静态库时我们选择的Mach-O type。现在无论是静态库还是动态库都推荐使用.framework。接下来会展示如何制作自己的.framework类型的动态库和静态库。

如何制作使用动态库和动态库

制作.a静态库

-w728 创建工程的时候选择Static Library选项。然后随便起个名字就好。创建完工程应该是下面这样的: -w270 然后写一个测试代码:

// CreateStatic.h
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface CreateStatic : NSObject
- (void)test;
@end

// CreateStatic.m
#import "CreateStatic.h"

@implementation CreateStatic
- (void)test {
	NSLog(@"test static .a");
}
@end

然后对工程文件做一些配置: -w685 设置Build Active Architecture OnlyNO,当设置为YES时,只会针对当前架构进行编译,当设置为NO时,会对所有架构进行编译。接下来编译一下就可以在Product文件夹下生成一个.a的静态库。 测试代码如下:

// CreateFrameworkStatic.h
#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface CreateFrameworkStatic : NSObject
- (void)test;
@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

// CreateFrameworkStatic.m
#import "CreateFrameworkStatic.h"

@implementation CreateFrameworkStatic
- (void)test {
	NSLog(@"test create framework static library");
}
@end

-w409 通过设置是否为Debug状态和是否为真机,会生成4个.a文件。可以用lipo -info来查看.a文件信息。 -w658

接下来可以通过lipo -crate命令把这几个静态库合并成一个: -w1319 可以看到合并后的.a文件既有真机又有模拟器的架构。

接下来创建一个工程,测试一下这个静态库: -w1665 可以看到静态库可以用了。

制作Framework静态库

-w730

制作Framework静态库选择这个选项,创建工程。然后需要修改Build Setting选项,除了调整Build Active Architecture OnlyNO,还需要调整Mach-O TypeStatic Library-w673 然后调整编译选项,会和原来创建.a静态库一样,生成四个Framework。这里偷个懒,只编译Debug+真机和Debug+模拟器选项。生成的文件目录如下: -w612 其中红色框框的这个文件就是二进制文件,同样可以使用lipo -infolipo -create查看和合并库文件。 -w1827

接下来测试一下Framework类型的静态库使用,当加到工程后,如果报framework not found的错误,需要调整Build SettingLibrary Search Path选项: -w1659

制作Framework动态库

制作Framework动态库和Framework静态库一样,创建Framework类型的工程,然后Mach-O Type选择Dynamic Library。 测试代码如下:

// CreateFrameworkDynamicLibrary.h
#import <Foundation/Foundation.h>

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface CreateFrameworkDynamicLibrary : NSObject
- (void)test;
@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

// CreateFrameworkDynamicLibrary.m
#import "CreateFrameworkDynamicLibrary.h"

@implementation CreateFrameworkDynamicLibrary
- (void)test {
	NSLog(@"test framework dynamic library");
}
@end

这里也只编译Debug+真机和Debug+模拟器两种: -w617 其中上图红色框框就是动态库二进制文件,同样可以使用lipo -infolipo -create查看和合并库文件。 -w1917 接下来测试一下动态库使用,同样直接拖到项目里面就可以: -w1657

记得在Frameworks, Libraries, and Embedded Content中选择Embed & Sign这个选项,否则会报dyld: Library not loaded的错误。

我们上面添加动态库的方式会在程序启动的时候加载,如果项目在编译阶段没有直接使用这个动态库,可以设置在运行时加载动态库。需要把Build Phases里面Link Binary With Libraries里面的动态库删除,只保留Embed Frameworks-w1386

这样程序启动的时候就不会加载这个动态库,然后我们在页面里面添加一个按钮,点击按钮时加载动态库并执行动态库的方法:

- (IBAction)testDynamicLibrary:(id)sender {
	NSString *path = [NSString stringWithFormat:@"%@/%@", [NSBundle mainBundle].privateFrameworksPath, @"CreateFrameworkDynamicLibrary.framework"];
	[self loadDynamicLibraryWithPath:path];
	Class cl = NSClassFromString(@"CreateFrameworkDynamicLibrary");
	if (!cl) {
		NSLog(@"class not found");
	}
	[[cl new] performSelector:@selector(test)];
}
- (BOOL)loadDynamicLibraryWithPath:(NSString *)path {
	NSBundle *bundle = [NSBundle bundleWithPath:path];
	if (!bundle) {
		NSLog(@"%@ not found", path);
		return NO;
	}

	NSError *error;
	if (![bundle loadAndReturnError:&error]) {
		NSLog(@"Load %@ failed: %@", path, error);
		return NO;
	} else {
		NSLog(@"Load %@ success", path);
	}

	return YES;
}

这样也可以成功加载动态库,这样加载动态库更像是一个动态加载库。

总结

  • 动态库和静态库其实都是一个编译产物,只是加载到app的方式不同。静态库在链接阶段参与的加载。而动态库是在app启动或app运行时加载。
  • 至于文件后缀就很好理解了,静态库可以是.a文件也可以是.framework文件。动态库现在一般都是.framework,不过.framework不一定都是动态库。

参考

Freelf

iOS Developer

Beijing, China freelf.me