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探索 iOS 编码对包大小的影响
source link: https://www.51cto.com/article/701465.html
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本文讲述的技术点属于比较极致和新颖的包大小优化技术，文章会从二进制、汇编指令的层面来分析 oc 代码对包大小的影响。接下来会从以下三个方面进行讲述：
- 二进制层面分析 oc 代码对包大小的影响
- 编码上优化包大小的 tips
- 总结各种 tips 的收益
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”的分析方法。
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、两个属性的情况：
@interface ViewController : UIViewController
@property (nonatomic, strong) NSString *myString1;
@property (nonatomic, strong) NSString *myString2;
@endinterface ViewController : UIViewController@property (nonatomic, strong) NSString *myString1;@property (nonatomic, strong) NSString *myString2;@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 中的符号属于哪个 section 的 tips
# Sections:
# Address Size Segment Section
0x10000623C 0x00000224 __TEXT __text
0x100006460 0x00000090 __TEXT __stubs__TEXT.__text 的地址范围是 0x10000623C - 0x100006460，那么 linkmap file 中的 Symbols 对应的地址，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] _main
0x100006410 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] _NSStringFromClass0x10000623C 到 0x100006460 的符号都属于__TEXT.__text。
探索一个属性会产生哪些符号
将 section(节) size 不同拎出来，数字的单位：字节
__TEXT 段：
__DATA 段：
- $1 表示没有属性和一个属性的对比
- $2 表示一个属性和两个属性的对比
TEXT.text 分析
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(与上方的 $1是对应上的)
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(与上方的 $2是对应上的)
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的大小不一样，以下用两个截图回答这个问题，因为.cxx_destruct 内部的实现不一样，导致汇编的指令数量也不一样。
一个属性 .cxx_destruct内部实现的汇编代码：
两个属性 .cxx_destruct内部实现的汇编代码：
TEXT.objc_methname 分析
// 比较字节方法如上
// 一个属性
0x1000065FC 0x0000000A [ 1] literal string: myString1
0x100006606 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:
0x100006614 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct
0x100006622 0x0000000B [ 1] literal string: _myString1
// 两个属性
0x1000065A4 0x0000000A [ 1] literal string: myString1
0x1000065AE 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:
0x1000065BC 0x0000000A [ 1] literal string: myString2
0x1000065C6 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString2:
0x1000065D4 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct
0x1000065E2 0x0000000B [ 1] literal string: _myString1
0x1000065ED 0x0000000B [ 1] literal string: _myString2这里补充额外的一个点Dead Stripped Symbols相关的知识点：
// Text.text
0x1000062B8 0x00000040 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]
0x10000644C 0x00000014 [ 4] -[SceneDelegate .cxx_destruct]
// TEXT.objc_methname
0x1000065D4 0x0000000E [ 1] literal string: .cxx_destruct
<<dead>> 0x0000000E [ 4] literal string: .cxx_destructDead Stripped Symbols的意思是.o 文件中不必要的符号去掉;
例如[ 4] literal string: .cxx_destruct就是不必要的符号，[ 4]是指SceneDelegate.o之所以不必要是因为对于objc_methname节来说，不需要有同名的符号。
// 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.oXcode 中Dead Stripped Symbols相关的设置：
TEXT.objc_methtype
// 有NSString属性，有以下符号
0x1000073CF 0x00000008 [ 1] literal string: @16@0:8
0x1000073D7 0x0000000B [ 1] literal string: v24@0:8@16
0x1000073E2 0x0000000C [ 1] literal string: @"NSString"
// 同样Dead Stripped Symbols中也有@16@0:8、v24@0:8@16TEXT.cstring 分析
// 一个属性 10 + 29 = 39
0x100007EE2 0x0000000A [ 1] literal string: myString1
0x100007EEC 0x0000001D [ 1] literal string: T@"NSString",&,N,V_myString1
// 两个属性
0x100007EAF 0x0000000A [ 1] literal string: myString1
0x100007EB9 0x0000001D [ 1] literal string: T@"NSString",&,N,V_myString1
0x100007ED6 0x0000000A [ 1] literal string: myString2
0x100007EE0 0x0000001D [ 1] literal string: T@"NSString",&,N,V_myString2TEXT.objc_classname 分析
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的，字节对齐？
0x100007322 0x0000000F [ 1] literal string: ViewController
0x100007331 0x00000002 [ 1] literal string:
0x100007333 0x0000000C [ 2] literal string: AppDelegate
0x10000733F 0x00000016 [ 2] literal string: UIApplicationDelegate
0x100007355 0x00000009 [ 2] literal string: NSObject
0x10000735E 0x0000000E [ 4] literal string: SceneDelegate
0x10000736C 0x00000016 [ 4] literal string: UIWindowSceneDelegate
0x100007382 0x00000010 [ 4] literal string: UISceneDelegate
0x100007392 0x00000002 [ 4] literal string: DATA.objc_const 分析
没有属性
0x100008110 0x00000020 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController
一个属性 40 + 24 + (104 - 32) = 136
0x100008178 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewController
0x100008110 0x00000068 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController
0x1000081A0 0x00000018 [ 1] __OBJC_$_PROP_LIST_ViewController
两个属性 (152 - 104) + (72 - 40) + (40 - 24) = 96
0x100008110 0x00000098 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController
0x1000081A8 0x00000048 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewController
0x1000081F0 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_PROP_LIST_ViewControllerDATA.objc_ivar 分析
一个属性
0x1000094B0 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString1
两个属性
0x100009510 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString1
0x100009514 0x00000004 [ 1] _OBJC_IVAR_$_ViewController._myString2总结：通过以上的介绍，我们掌握了“从二进制文件层面分析编码对包大小的影响”的分析方法，用此方法我们可以继续分析“函数、direct、block”对包大小的影响。
编码上优化包大小的 Tips
属性动态化
探索对属性添加@dynamic 会对二进制文件产生的影响，探索方式跟上面一样，还是通过 link file map 的符号分析：
@interface ViewController()
// 对比myString1属性有无添加@dynamic修饰的区别
@property (nonatomic, copy) NSString *myString1;
@endTEXT.text 分析
// 添加dynamic修饰没有以下部分
// 16 + 20 + 20 = 56
0x100006318 0x00000010 [ 1] -[ViewController myString1]
0x100006328 0x00000014 [ 1] -[ViewController setMyString1:]
0x10000633C 0x00000014 [ 1] -[ViewController .cxx_destruct]说明添加了@dynamic修饰不会生成 getter、setter，并且没有实例变量，自然也不需要在dealloc中执行置 nil 的代码。
TEXT.objc_methname 分析
// 添加dynamic修饰没有以下部分
// 10 + 14 + 11 = 35
0x1000065FC 0x0000000A [ 1] literal string: myString1
0x100006606 0x0000000E [ 1] literal string: setMyString1:
0x100006622 0x0000000B [ 1] literal string: _myString1说明添加了@dynamic修饰不会生成 getter、setter，并且没有实例变量，自然就不需要生成对应的常量符号。
TEXT.objc_methtype 分析
// 添加dynamic修饰没有下面的符号
// 但是在计算添加dynamic收益时，不能将这个计算入内，原因是一个项目一般都是这些符号的
0x1000073E2 0x0000000C [ 1] literal string: @"NSString"TEXT.cstring 分析
一个属性
0x100007EEC 0x0000001D [ 1] literal string: T@"NSString",&,N,V_myString1
dynamic属性
0x100007EF9 0x00000013 [ 1] literal string: T@"NSString",&,D,N【T@"NSString",&,N,V_myString1】和【T@"NSString",&,D,N】是属性类型字符串， property type stringapple 的官方文档中有这个介绍
https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/ObjCRuntimeGuide/Articles/ocrtPropertyIntrospection.html#//apple_ref/doc/uid/TP40008048-CH101 // 关于属性类型字符串介绍
DATA.objc_const 分析
一个属性
0x100008110 0x00000068 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController
0x100008178 0x00000028 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_VARIABLES_ViewController
dynamic属性
0x100008110 0x00000020 [ 1] __OBJC_$_INSTANCE_METHODS_ViewController
(104 - 32) + 40 = 112实例方法列表没有 myString1 的 getter、setter。
DATA.objc_ivar 分析
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@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@dynamic。
方法调用、函数调用、direct 方法调用
实验方法：
// 对照组
#define Test // 先空实现
void func(ViewController *mSelf)
{
[mSelf method];
}
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[self test];
}
- (void)method
{
NSLog(@"");
}
- (void)test
{
// 2000个 Test 宏的调用，注意，对照组的宏是空实现
}
// 方法调用 的 实验
// 修改Test宏
#define Test [self method];
// 函数调用 的 实验
#define Test func(self);
// direct方法调用 的 实验
#define Test [self method];
- (void)test __attribute__((objc_direct));使用函数的汇编指令：
使用方法的汇编指令：
以上两个截图的汇编指令基本一样，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 函数的实现，避开编译优化：
// 不影响调用逻辑的情况下，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的实验：
- 短方法名：method
- 长方法名：methodmethodmethodmethodmethodmethodmethodmethod
短方法名和长方法名对二进制大小的影响?
分别查看短方法名和长方法名的 TEXT.text
// 短方法名
0x100004560 0x00005FB4 __TEXT __text
0x1000045CC 0x00005DDC [ 1] -[ViewController test]
// 长方法名
0x100004534 0x00005FB4 __TEXT __text
0x1000045A0 0x00005DDC [ 1] -[ViewController test]
大小都是0x00005FB4
短方法名和长方法名对二进制大小的影响非常小，TEXT.text 的大小是一样的，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的区别?
先对比下方法调用和函数调用，在二进制上的区别：
// 函数和方法的区别
// 函数调用
0x100006448 0x000040CC __TEXT __text
// 方法调用
0x100004560 0x00005FB4 __TEXT __text区别还是在 TEXT.text 上。
函数调用的汇编：
方法调用的汇编：
方法调用需要更多的指令，因此将方法调用改为函数调用，随着调用处越多，包大小的收益越大。
函数调用和 direct 方法调用的区别?
// 函数和direct的区别
// 函数调用
0x100006448 0x000040CC __TEXT __text
0x10000A664 0x00000D96 __TEXT __objc_methname
0x10000BF90 0x00000070 __TEXT __unwind_info
0x10000C0F0 0x00001358 __DATA __objc_const
0x10000D448 0x00000038 __DATA __objc_selrefs
0x10000D480 0x00000018 __DATA __objc_classrefs
// direct调用
0x1000064C4 0x00004060 __TEXT __text
0x10000A674 0x00000D8F __TEXT __objc_methname
0x10000BF9C 0x00000064 __TEXT __unwind_info
0x10000C0F0 0x00001340 __DATA __objc_const
0x10000D430 0x00000028 __DATA __objc_selrefs
0x10000D458 0x00000010 __DATA __objc_classrefs
// direct方法调用TEXT.text中没有[ViewController method]符号，但是当method方法内部的实现比较多时，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方法的调用，__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: class
0x10000A66A 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是储存函数的第一个参数，msgSend的第一个参数肯定是self，所以x0是self
cbz先判断self是否存在，如果不存在，goto 0x1000063ac->ret,ret是return；
- (void)method
{
NSLog(@"");
}
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。
回到一开始的问题：函数调用、direct 方法调用可以减少二进制文件大小的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的代码区别
- (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调用的区别
// __DATA.const（没有初始化过的常量） 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?0l
0x100008090 0x00000020 [ 1] ___block_literal_global
0x1000080B0 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;
/* Imported variables. */
};每多一处 block 的调用，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]方法的实现中，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 的调用，会多一个_block_invoke_2 符号，占用 4b。
block 调用和方法调用，在调用处的汇编指令差别?
方法调用：
- (void)blockTest
{
[self.blockProvider blockInterface1:1];
}
block 调用：
在调用处的指令，block 调用只是比方法调用多了一个指令，多了 4 个字节(maplinkfile 计算出来的)。
去 Block 优化的示例
含有 block 参数方法的实现：
// 定义含有block的方法
- (void)blockInterface:(void(^)(void))block
{
[self shill];
!block ? : block();
}
- (void)shill
{
NSString *string = @"123";
if ([string isKindOfClass:[NSString class]]) {
NSLog(@"123");
}
}
// 去Block的优化
#define CallBlock(blockProvider,BLOCK)\
[blockProvider shill];\
BLOCK实验对比：
- (void)blockTest
{
[self.blockProvider blockInterface:^{
NSLog(@"block");
}];
}
- (void)blockTest
{
CallBlock(self.blockProvider,{
NSLog(@"block");
})
}// 去Block，相当于把block的实现内联了
0x100006064 0x00000050 [ 1] -[ViewController blockTest]
// 调用含有block的方法
// TEXT.text
0x10000604C 0x00000048 [ 1] -[ViewController blockTest]
0x100006094 0x0000001C [ 1] ___27-[ViewController blockTest]_block_invoke
// DATA.const
0x100008070 0x00000020 [ 1] ___block_descriptor_32_e5_v8?0l
0x100008090 0x00000020 [ 1] ___block_literal_global调用含有 block 的方法：
去 Block：
结论：去 Block 的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 的实现内联了，_block_invoke 主要大小的占用是 block 的实现，这块内联和_block_invoke 的差异差不多有 0x0000001C(28) - (0x00000050 - 0x00000048) = 20b;
___block_literal_global 固定 20b;
所以去 block 的收益是 40b。
总结介绍了从二进制文件层面分析编码对包大小的影响;
介绍了属性、方法调用、函数调用、direct 方法调用、block 调用在汇编下的差别，让我们在平时编码中，能有个大概的印象，该代码对应的汇编大概是什么样子;
得出一些收益数据：
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