前语

之前,咱们在探求动画及烘托相关原理的时分,咱们输出了几篇文章,回答了iOS动画是怎么烘托,特效是怎么作业的疑问。咱们深感系统设计者在创作这些系统框架的时分,是如此脑洞大开,也 深深意识到了解一门技能的底层原理关于从事该方面作业的重要性。

因而咱们决议 进一步探求iOS底层原理的任务 ,本文探求的底层原理围绕“LLDB【指令结构、查询指令、断点设置、流程控制、模块查询、内存读写、chisel插件】”展开

一、概述

工欲善其事必先利其器,咱们要探求iOS的底层原理,需求把握必定的前知识,如:

编译器项目-LLVM
Xcode调试器-LLDB
iOS汇编-ARM、x86(待输出)

本文的中心方针便是对LLDB进行简单介绍且对其常用的指令进行适当的实践

1.什么是LLDB？

在LLDB官网上介绍LLDB如下:

03-探究iOS底层原理|LLDB【命令结构、查询命令、断点设置、流程控制、模块查询、内存读写、chisel插件】

LLDB是Xcode在macOS上的默许调试器，支撑在桌面、iOS设备和模拟器上调试C、Objective-C和c++。
LLDB 是作为一组可重用组件构建的，高度利用了较大的LLVM项目中的现有库，如Clang表达式解析器和LLVM反汇编器。
LLDB 是一个有着 REPL 的特性和 C++ 、Python 插件的开源调试器

2.LLDB 指令结构

<command> [<subcommand> [<subcommand>...]] <action> [-options [option- value]] [argument [argument...]]
对应:

1 <command>: 指令
2 <subcommand>: 子指令
3 <action>: 指令操作
4 [-options [option- value]]: 指令选项
5 [argument [argument...]]: 指令参数`

其中：

command、subcommand：LLDB调试指令的称号
- 指令和子指令按层级结构来摆放：
  - 一个指令方针为跟随其的子指令方针创立一个上下文
  - 子指令又为其子指令创立一个上下文，依此类推。
action：指令操作，想在前面的指令序列的上下文中履行的一些操作。
options：指令选项，行为修正器(action modifiers)。通常带有一些值。
argument：指令参数，依据运用的指令的上下文来表明各种不同的东西。
[]：表明指令是可选的，能够有也能够没有

示例:
指令：breakpoint set -n main 对应到上面的语法便是：

command：breakpoint 断点指令
action：set 设置断点
option：-n 表依据办法 name 设置断点
arguement：mian 表明办法名为 mian

3.LLDB原始指令

LLDB支撑不带指令选项的原始指令

原始指令会将指令后边的一切东西当做参数(arguement)处理
但很多原始指令也能够带指令选项，当你运用指令选项的时分，需求在指令选项后边加 -- 区别指令选项和参数。如：expression （便是 p/print/call）、expression -o（便是 po），打印一个UIView方针地址：

前者是计算其地址的值，后者调用了方针的 description 办法，其中体现了仅有匹配准则：

假如依据前n个字母现已能仅有匹配到某个指令
- 则只写前n个字母等效于写下完好的指令
- 再用设置断点的指令举例，下面两条指令等效：

更多指令结构的介绍及用法，请参阅 LLDB 入门。
接下来介绍点 LLDB 常用指令

4.LLDB查询指令

4.1 `apropos`

当咱们并不能彻底记住某个指令的时分，运用 apropos 通过指令中的某个关键字就能够找到一切相关的指令信息。

比如: 咱们想运用stop-hook的指令，可是现已不记住stop-hook指令是啥样了：
咱们也能够检查官方文档的介绍: LLDB command map。

4.2`help`指令查询指令用法

除了 apropos、检查官方网文档LLDB command map,咱们也能够通过 help指令快速查找 LLDB指令的用法,示例如下:

help breakpoint
help breakpoint set

二.断点设置指令|`breakpoint`、`watchpoint`

通过调试器断点指令操作断点:罗列断点列表、使断点失效/收效、删去/设置断点

1.`breakpoint` 相关指令

breakpoint(可简写成br)

1.1 breakpoint set

= br set

设置断点

br set -a 函数地址:给函数设置断点
br set -n 函数名:给函数设置断点
breakpoint set -n test:给大局的test办法设置断点
breakpoint set -n touchesBegan:withEvent::给大局的touchesBegan:withEvent:办法设置断点
breakpoint set -n "-[ViewController touchesBegan:withEvent:]":给 ViewController的touchesBegan:withEvent:办法设置断点
breakpoint set -r 正则表达式 给 正则表达式匹配上的办法设置断点
- 此处跟上正则表达式，会将一切匹配到的办法都加上断点
breakpoint set -s 动态库 -n 函数名:将指定动态库的指定函数打上断点
其它: breakpoint 支撑按文件名、函数名、行数、正则等各种条件筛选设置断点。概况参阅官方文档:
示例: br set -r testSel：遍历整个项目中包括 testSel 这个字符的一切办法并设置断点

1.2 breakpoint list

= br list :列出一切的断点，每个断点都有单独的编号

1.3 breakpoint disable 断点ID

= br disable 断点ID : 禁用断点

1.4 breakpoint enable 断点ID

= br enable 断点ID : 启用断点

1.5 breakpoint delete 断点ID

= br delete 断点ID : 删去断点

1.6 breakpoint command add 断点ID

= br command add 断点ID : 给指定断点编号的断点预先设置需求履行1条或许多条指令，到触发断点时，就会按顺序履行预先设置的命,设置多条指令时,用Done表明设置结束

示例: 假定咱们需求在ViewController的viewDidLoad中检查self.view的值咱们首先给-[ViewController viewDidLoad]添加一个断点

能够看到添加成功之后，这个breakpoint的id为3，然后咱们给他添加一个指令：po self.view

-o完好写法是–one-liner，表明添加一条指令。3表明对id为3的breakpoint添加指令。添加完指令之后，每次程序履行到这个断点就能够自动打印出self.view的值了

假如咱们一会儿想添加多条指令，比如我想在viewDidLoad中打印当时frame的一切变量，可是咱们不想让他中止，也便是在打印完成之后，需求继续履行。咱们能够这样玩：

输入breakpoint command add 5:对 断点编号为5的断点 添加指令。它会让咱们输入添加哪些指令，输入’DONE’表明结束。这时分咱们就能够输入多条指令了

1.7 breakpoint command list 断点编号

= br command list 断点ID :检查某个编号的断点一切预先设置的指令

1.8 breakpoint command delete 断点编号

= br command delete 断点ID:删去指定编号断点的一切预设指令

2. 内存断点`watchpoint`

watchpoint 可简写为 wa
给指定的内存下断点，当内存中的数据发生改动时会触发

2.1 watchpoint set variable 变量

= wa set variable 变量:对指定的变量设置内存断点，当变量值改动的时分会触发

2.2 watchpoint set expression 内存地址

= wa set expression 内存地址:对指定内存地址设置断点，作用和watchpoint set variable相同

2.3 watchpoint list

= wa disable list:列出一切的内存断点

2.4 watchpoint disable 断点ID

= wa disable 断点ID:禁用内存断点

2.5 watchpoint enable 断点ID

= wa enable 断点ID:启用内存断点

2.6 watchpoint delete 断点ID

= wa delete 断点ID:删去内存断点

2.7 watchpoint command add 断点ID

= wa command add 断点ID:给指定断点编号的内存断点预先设置需求履行的指令，到触发内存断点时，就会按顺序履行预先设置的指令

2.8 watchpoint command list 断点编号

= wa command list 断点ID:检查某个编号的内存断点一切预先设置的指令

2.9 watchpoint command delete 断点编号

= wa command delete 断点ID:删去指定编号内存断点的一切预设指令

3.target stop-hook

target stop-hook add -o "frame variable"：添加每次程序 stop 时都希望履行的指令：frame variable（打印当时栈内的一切变量）
target stop-hook、watchpoint 的增删改查指令与 breakpoint 的根本相同

4.其它断点

其它断点玩法需自定义插件支撑,在第五段介绍。

三.流程控制

Xcode断点流程控制按钮如图：

以下指令从左到右顺次表明：指令全称、指令简称、极简指令:

第一个按钮：= 指令process continue/continue/c: 让程序越过断点继续运转
第二个按钮：单步运转，将子函数当做整体一步履行
- 源码等级调试： = thread step-over/next/n
- 汇编等级调试： = thread step-inst-over/nexti/ni
第三个按钮：单步运转，遇到子函数会进入子函数
- 源码等级调试： = thread step-in/step/s
- 汇编等级调试： = thread step-inst-over/stepi/si
第四个按钮：thread step-out/finish: 退出当时帧栈

si、ni和s、n指令相似，可是s、n是源码等级，si、ni是汇编指令等级。

每一句OC代码会有一条或多条汇编指令构成

s、n指令表明一步一步履行每一句OC代码

而si、ni表明一步一步履行汇编指令

其他指令：

thread return：它有一个可选参数，在履行时它会把可选参数加载进回来寄存器里，然后马上履行回来指令，跳出当时栈帧。
- 这意味这函数剩余的部分不会被履行。
- 这会给 ARC 的引用计数形成一些问题，或许会使函数内的清理部分失效。
- 可是在函数的最初履行这个指令，是个十分好的阻隔方针函数、伪造回来值的方式。

四.image模块查询指令(模块:可履行文件&同享库等)

这些指令在逆向及定位错误时运用频率十分高。

4.1 image list

image list: 列出一切所加载的模块信息

(lldb) image list
[  0] 927601BD-5A00-319C-B8AF-8D501BB5D849 0x0000000100c01000 /Users/pinba/Library/Developer/Xcode/DerivedData/LLDBDemo-dkmvkvkytmalsoensevrvixujugm/Build/Products/Debug-iphonesimulator/LLDBDemo.app/LLDBDemo 
[  1] EEA931D0-403E-3BC8-862A-CBA037DE4A74 0x000000010d352000 /usr/lib/dyld 
[  2] 75369F31-702D-364A-95C3-8AFA9DD4B3A2 0x0000000100c0d000 /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Library/Developer/CoreSimulator/Profiles/Runtimes/iOS.simruntime/Contents/Resources/RuntimeRoot/usr/lib/dyld_sim 
......

image list -o -f: 打印出模块的偏移地址、全途径

lldb) image list -o -f
[  0] 0x0000000000c01000 /Users/pinba/Library/Developer/Xcode/DerivedData/LLDBDemo-dkmvkvkytmalsoensevrvixujugm/Build/Products/Debug-iphonesimulator/LLDBDemo.app/LLDBDemo
[  1] 0x000000010d352000 /usr/lib/dyld
[  2] 0x0000000100c0d000 /Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Library/Developer/CoreSimulator/Profiles/Runtimes/iOS.simruntime/Contents/Resources/RuntimeRoot/usr/lib/dyld_sim
......

4.2 image lookup

image lookup --address 内存地址: 依据内存地址查找在模块中的方位
- = image lookup -a 内存地址

(lldb) image lookup -a 0x00000001088b7cdb
      Address: LLDBDemo[0x0000000100000cdb] (LLDBDemo.__TEXT.__text + 187)
      Summary: LLDBDemo`-[ViewController touchesBegan:withEvent:] + 123 at ViewController.m:26:15

image lookup -v --address 内存地址:查找完好的源代码行信息
- = image lookup -v -a 内存地址
image lookup --type 类型:查找某个类型的信息
- = image lookup -t 类型

(lldb) image lookup -t NSUInteger
Best match found in /Users/pinba/Library/Developer/Xcode/DerivedData/LLDBDemo-dkmvkvkytmalsoensevrvixujugm/Build/Products/Debug-iphonesimulator/LLDBDemo.app/LLDBDemo:
id = {0x1000000ab}, name = "NSUInteger", byte-size = 8, decl = NSObjCRuntime.h:13, compiler_type = "typedef NSUInteger"
     typedef 'NSUInteger': id = {0x1000000b8}, name = "long unsigned int", qualified = "unsigned long", byte-size = 8, compiler_type = "unsigned long"

image lookup -n 符号或函数名: 查找某个符号或许函数的方位

(lldb) image lookup -n "-[ViewController touchesBegan:withEvent:]"
2 matches found in /Users/pinba/Library/Developer/Xcode/DerivedData/LLDBDemo-dkmvkvkytmalsoensevrvixujugm/Build/Products/Debug-iphonesimulator/LLDBDemo.app/LLDBDemo:
        Address: LLDBDemo[0x0000000100000c60] (LLDBDemo.__TEXT.__text + 64)
        Summary: LLDBDemo`-[ViewController touchesBegan:withEvent:] at ViewController.m:22        Address: LLDBDemo[0x0000000100000c60] (LLDBDemo.__TEXT.__text + 64)
        Summary: LLDBDemo`-[ViewController touchesBegan:withEvent:] at ViewController.m:22

五、`expression`指令

expression指令被用来履行一个表达式

expression self.view.backgroundColor = [UIColor redColor]
//或许
expression -- self.view.backgroundColor = [UIColor redColor]

expression
- =print、p、call 作用等同
expression -o
- =po 作用等同

(lldb) expression -o -- self.view
<UIView: 0x7f8f77c1dde0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x600002098d20>>
(lldb) po self.view
<UIView: 0x7f8f77c1dde0; frame = (0 0; 375 667); autoresize = W+H; layer = <CALayer: 0x600002098d20>>

expression后的 — 表明指令选项结束符，表明一切的指令选项现已设置完毕，假如没有指令选项，–能够省略。假如expression之后有指令选项，则–不能省略。

六.内存读写指令

1.格局

x是16进制
f是浮点
d是10进制

2.字节巨细

b：byte 1字节
h：half word 2字节
w：word 4字节
g：giant word 8字节

3.读取内存

格局:memory read/数量格局字节数内存地址

x/数量-格局-字节巨细内存地址
x/3xw 0x10010

4. 修正内存中的值

格局:memory write 内存地址数值

memory write 0x0000010 10

七.寄存器相关的指令

八.其他常用指令

8.1 thread backtrace

= bt :指令的作用是打印线程的堆栈信息

8.2 frame variable

打印当时栈帧的变量

(lldb) frame variable
(ViewController *) self = 0x00007f8f7b0091e0
(SEL) _cmd = "touchesBegan:withEvent:"
(__NSSetM *) touches = 0x00006000020c13e0 1 element
(UITouchesEvent *) event = 0x00006000011c43c0
(lldb) frame variable self
(ViewController *) self = 0x00007f8f7b0091e0

8.3 LLDB小技巧

每次敲Enter键，都会自动履行上次的指令
绝大部分的指令都能够运用缩写

(lldb) breakpoint list
(lldb) br li
(lldb) br l
(lldb) breakpoint set -n test
(lldb) br s -n test

九.LLDB第三方插件

有一些公司(如Facebook)专门为LLDB写了一些插件,便于提供给开发者更多快捷的调试

推荐插件： facebook 开源的 LLDB 插件 chisel 快捷指令: 它提供的快捷指令清单及阐明

9.1 装置

未装置Homrebrew，先装置Homrebrew 参阅MAC上Homebrew常用指令
装置Chisel

brew install chisel

9.2 装备

假如没有创立 .lldbinit 文件，则在终端创立文件

$ cd ~
$ touch .lldbinit 
//open .lldbinit

修改 .lldbinit 文件

1、找到 chisel 的装置途径
```
$ brew list chisel
```

2、找到fbchisellldb.py的途径

/opt/homebrew/Cellar/chisel/2.0.1/libexec/fbchisellldb.py

3、修改$ vim ~/.lldbinit , 并添加以下内容:

command script import /opt/homebrew/Cellar/chisel/2.0.1/libexec/fbchisellldb.py

9.3 运用

最终wq保存，重启Xcode，就能够运用Chisel了。

9.4 快捷指令

指令	指令描绘	iOS	OS X
pviews	Print the recursive view description for the key window.	YES	YES
pvc	Print the recursive view controller description for the key window.	YES	NO
visualize	Open a UIImage, CGImageRef, UIView, CALayer, NSData (of an image), UIColor, CIColor, or CGColorRef in Preview.app on your Mac.	YES	NO
fv	Find a view in the hierarchy whose class name matches the provided regex.	YES	NO
fvc	Find a view controller in the hierarchy whose class name matches the provided regex.	YES	NO
show/hide	Show or hide the given view or layer. You don’t even have to continue the process to see the changes!	YES	YES
mask/unmask	Overlay a view or layer with a transparent rectangle to visualize where it is.	YES	NO
border/unborder	Add a border to a view or layer to visualize where it is.	YES	YES
caflush	Flush the render server (equivalent to a “repaint” if no animations are in-flight).	YES	YES
bmessage	Set a symbolic breakpoint on the method of a class or the method of an instance without worrying which class in the hierarchy actually implements the method.	YES	YES
wivar	Set a watchpoint on an instance variable of an object.	YES	YES
presponder	Print the responder chain starting from the given object.	YES	YES
…	…	…	…

总结

通过通篇介绍,咱们了解了:

LLDB指令结构
查询指令
断点设置
流程控制
模块查询
内存读写
第三方LLDB插件:chisel

专题系列文章

1.前知识

01-探求iOS底层原理|综述
02-探求iOS底层原理|编译器LLVM项目【Clang、SwiftC、优化器、LLVM】
03-探求iOS底层原理|LLDB
04-探求iOS底层原理|ARM64汇编

2. 根据OC言语探求iOS底层原理

05-探求iOS底层原理|OC的实质
06-探求iOS底层原理|OC方针的实质
07-探求iOS底层原理|几种OC方针【实例方针、类方针、元类】、方针的isa指针、superclass、方针的办法调用、Class的底层实质
08-探求iOS底层原理|Category底层结构、App启动时Class与Category装载过程、load 和 initialize 履行、关联方针
09-探求iOS底层原理|KVO
10-探求iOS底层原理|KVC
11-探求iOS底层原理|探求Block的实质|【Block的数据类型(实质)与内存布局、变量捕获、Block的品种、内存办理、Block的修饰符、循环引用】
12-探求iOS底层原理|Runtime1【isa详解、class的结构、办法缓存cache_t】
13-探求iOS底层原理|Runtime2【消息处理(发送、转发)&&动态办法解析、super的实质】
14-探求iOS底层原理|Runtime3【Runtime的相关使用】
15-探求iOS底层原理|RunLoop【两种RunloopMode、RunLoopMode中的Source0、Source1、Timer、Observer】
16-探求iOS底层原理|RunLoop的使用
17-探求iOS底层原理|多线程技能的底层原理【GCD源码剖析1:主行列、串行行列&&并行行列、大局并发行列】
18-探求iOS底层原理|多线程技能【GCD源码剖析1:dispatch_get_global_queue与dispatch_(a)sync、单例、线程死锁】
19-探求iOS底层原理|多线程技能【GCD源码剖析2:栅门函数dispatch_barrier_(a)sync、信号量dispatch_semaphore】
20-探求iOS底层原理|多线程技能【GCD源码剖析3:线程调度组dispatch_group、事件源dispatch Source】
21-探求iOS底层原理|多线程技能【线程锁：自旋锁、互斥锁、递归锁】
22-探求iOS底层原理|多线程技能【原子锁atomic、gcd Timer、NSTimer、CADisplayLink】
23-探求iOS底层原理|内存办理【Mach-O文件、Tagged Pointer、方针的内存办理、copy、引用计数、weak指针、autorelease

3. 根据Swift言语探求iOS底层原理

关于函数、枚举、可选项、结构体、类、闭包、特点、办法、swift多态原理、String、Array、Dictionary、引用计数、MetaData等Swift根本语法和相关的底层原理文章有如下几篇:

Swift5中心语法1-基础语法
Swift5中心语法2-面向方针语法1
Swift5中心语法2-面向方针语法2
Swift5常用中心语法3-其它常用语法
Swift5使用实践常用技能点

其它底层原理专题

1.底层原理相关专题

01-计算机原理|计算机图形烘托原理这篇文章
02-计算机原理|移动终端屏幕成像与卡顿

2.iOS相关专题

01-iOS底层原理|iOS的各个烘托框架以及iOS图层烘托原理
02-iOS底层原理|iOS动画烘托原理
03-iOS底层原理|iOS OffScreen Rendering 离屏烘托原理
04-iOS底层原理|因CPU、GPU资源耗费导致卡顿的原因和解决计划

3.webApp相关专题

01-Web和类RN大前端的烘托原理

4.跨渠道开发计划相关专题

01-Flutter页面烘托原理

5.阶段性总结:Native、WebApp、跨渠道开发三种计划功能比较

01-Native、WebApp、跨渠道开发三种计划功能比较

6.Android、HarmonyOS页面烘托专题

01-Android页面烘托原理
02-HarmonyOS页面烘托原理 (待输出)

7.小程序页面烘托专题

01-小程序框架烘托原理

03-探究iOS底层原理|LLDB【命令结构、查询命令、断点设置、流程控制、模块查询、内存读写、chisel插件】

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