Xcode编译流程

Xcode的构建过程本质上是执行一系列构建任务。如：代码检测，编译代码，链接目标文件，拷贝资源（图片, plist, nib）文件，代码签名等。大部分任务是执行命令行工具，如(clang编译、 ld链接、 codesign签名， altool上传)。这些工具使用xcode项目的配置信息，根据特定的顺序执行。bulid System的工作就是创建构建任务，并协调这些任务按照正确的顺序执行。

构建任务的顺序是任务之间的依赖关系定的。

如有2个类文件，A文件和B文件， B文件使用了A文件的方法，引入了A文件。那么他们的编译任务是编译A，再编译B，等都编译好，将两个.o文件进行链接。

我们每次构建项目是对一个具体的 Target发起的，每个Target拥有自己的文件和编译规则，在项目里可以存在多个子项目，这导致了在编译的时候如果使用了 Cocoapods 或者拥有多个 target 的项目会先编译依赖库，然后再编辑当前项目。

如果使用的workspace开发，会遍历里面管理的项目，找到Target的依赖进行编译，然后再编译当前项目。这些依赖库的Target的编译过程和我们项目的编译流程是一样的。

Xcode编译流程

编译准备阶段

1.创建编译计划，检查依赖: 检查当前项目中使用的依赖库是否已经安装并能够被正确地引用；确定编译顺序，

如工程A下有子工程B，类C中引用了类D，要根据依赖关系创建编译计划，先编译独立的类，子项目；再编译有依赖的类和主项目。

2.创建构建产物过程中和结束时需要的目录

编译阶段

1.写辅助文件：创建app包目录，后面编译后的文件都会被放入app包目录中；将项目的文件结构写成.hmap映射文件，方便后面引用查询使用；

生成.hmap文件：当编译器处理.h文件时，它会生成一个.hmap文件，包含了所有的.h文件及其对应的目标文件的信息。这些信息将被用来加速下一次编译过程。.hmap文件通常被存储在Derived Data目录下。

2.运行预设脚本：Cocoapods 会预设一些脚本，当然你也可以自己预设一些脚本来运行。这些脚本都在 Build Phases 中可以看到；【'[CP] Check Pods Manifest.lock’，’Copy Pods Resources’】

3.编译文件：针对每一个文件进行编译，先编译.Swift后编译.m文件，可以查看每个文件的编译时间以及error和warning。

编译源码文件是编译阶段的重点，它会生成 Mach-O类型的.o文件。这过程涉及到了 LLVM三相设计的 的完整流程：编译前端、优化器、编译后端。

4.链接文件：将项目中的多个可执行文件合并成一个文件；链接分为动态链接和静态链接，这2项也是程序员必须要面对的2个重要概念，这个原理衍生了很多重要的应用场景，如：iOS原生代码的热更新，启动性能优化，APP瘦身的符号剪裁等。

5.拷贝资源文件：将项目中的资源文件拷贝到目标app包；

6.编译，链接 storyboard 文件：storyboard 文件也是会被编译的；项目中的 storyboard 会被编译成一个二进制文件，包含了界面的所有信息和结构，这个文件的后缀名为 .storyboardc。.storyboardc 文件会在链接阶段被链接到最终的应用程序中，以展示应用程序的用户界面。

7.编译 xib 文件：。 xib 文件会先解析成 XML 格式的文件，然后编译成二进制格式的文件，即 nib 文件。编译后的 nib 文件会被打包到应用程序的 bundle 中。

8.编译 Asset 文件：我们的图片如果使用 Assets.xcassets 来管理图片，那么这些图片将会被编译成机器码，除了 icon 和 launchImage；

9.运行 Cocoapods 脚本：将在编译项目之前已经编译好的依赖库和相关资源拷贝到包中。

10.将 Swift 标准库拷贝到包中

11.生成 .app 包

12.对包进行签名

13.完成打包

XCode中项目的结构关系

Target:表示一种产物类型，它有很多设置可以做细节修改，如：Build Settings, Build Phases, Build Rules。

Configuration: 构建变体，如每个Target下默认就有2个构建变体Debug, Release。 这2个构建变体的设置内容都可以进行修改，如Deubeg下不产生DSYM符号文件加速编译，Release下产生DSYM符号文件用于排查线上问题。

Scheme:产物生成驱动器，定义了产物生成的组成过程，Target和Configuaration是静态的配置定义，Scheme是对这些定义的消费。

Project：是直接容器，它直接管理者代码文件，资源文件，脚本文件等。它可以引入其他Project作为它的依赖。

WorkSpace: 它是管理Project的项目容器，在它下面管理的Project可以通过依赖而使用，如A,B是WorkSpace下的两个Project, A在它的Frameworks,Libraries..下点击“+”添加B的产物就可以使用了。如果使用cocopods时，这些会被自动做。

编译性语言与解释性语言

解释性语言：边解释边运行。特点是调试快，运行慢。

解释器在运行的时候把代码逐行做词法分析，语法分析，语义分析，生成可执行的中间码，然后执行中间码。

编译性语言：先编译成可以在CPU上直接运行的机器码，再执行。特点是运行快，调试慢。

通过编译器(采用三相设计：编译器前端，LLVM IR中间码优化器，编译器后端)，将代码字符串做词法分析，语法分析，语义分析，生成中间码IR。

然后把IR中间码交给优化器做优化。

IR优化器处理完后把结果交给编译器后端编译成不同架构（arm64, i386）的可执行文件。

三相设计

假如有N种语言（C、OC、C++、Swift…）的前端，同时也有M个架构（模拟器、arm64、x86…）的Target，是否就需要 N × M 个编译器？

三相架构的价值就体现出来了，通过共享优化器的中转，很好的解决了这个问题。

假如你需要增加一种语言，只需要增加一种前端；假如你需要增加一种处理器架构，也只需要增加一种后端，而其他的地方都不需要改动。

LLVM的组成

在Xcode编译iOS项目的时候，都是使用的LLVM，其实在编写代码以及调试的时候都在接触LLVM提供的功能，例如：代码的亮度（Clang）、实时代码检查（Clang）、代码提示（Clang）、debug断点调试（LLDB）。

LLVM项目是模块化和可重用的编译器和工具链技术的集合。LLVM主要的子项目有一下几个：

1.LLVM核心库:

LLVM提供一个独立的链接代码优化器，为许多流行CPU（以及一些不太常见的CPU）的代码生成支持。

这些库是围绕一个指定良好的代码表示构建的，称为LLVM中间表示（“LLVM IR”）。

LLVM还可以充当JIT编译器 – 它支持x86 / x86_64和PPC / PPC64程序集生成，并具有针对编译速度的快速代码优化。

2.LLVM IR 生成器Clang:

Clang是LLVM的一个前端，它是LLVM的C / C ++ / Objective-C编译器，旨在提供惊人的快速编译（例如，在调试配置中编译Objective-C代码时比GCC快3倍），非常有用的错误和警告消息以及提供构建优秀源代码工具的平台。

3.LLDB项目:

LLDB项目以LLVM和Clang提供的库为基础，提供了一个出色的本机调试器。它使用Clang AST和表达式解析器，LLVM JIT，LLVM反汇编程序等，以便提供“正常工作”的体验。在加载符号时，它也比GDB快速且内存效率更高。

4.lld项目: 

lld项目旨在成为clang / llvm的内置链接器。目前，clang必须调用系统链接器来生成可执行文件。

代码007普通

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