Swift: Static Linking vs Dynamic Linking

Linking

컴파일된 여러 코드 조각들을 하나의 실행파일로 합치는 과정

프로그램이 빌드되는 과정

1. 컴파일: 컴파일러가 각 소스 코드 파일을 목적 파일(.o)로 변환

2. 링킹: Linker가 흩어져 있는 목적 파일들과 필요한 라이브러리들을 모아 하나의 실행파일로 연결

Linker가 하는 일

• 컴파일 단계에서 호출된 함수를 찾아야 된다는 symbol을 표시 -> Linker가 목적 파일을 뒤져서 해당 함수의 실제 구현부를 찾아 symbol부분에 실제 구현부 주소와 연결

• 주소 재배치: 여러 파일을 하나로 합치면서 생기는 메모리 주소가 겹치는 부분을 메모리 위치를 재조정

모듈 간 Linking

.swiftmodule 파일과 .a or dylib 파일을 활용하여 연결

Static Linking

컴파일 타임에 코드 자체를 앱의 실행 파일로 복사하여 합치는 방식

• 컴파일 타임에 라이브러리에 작성된 코드들을 앱의 실행파일 안으로 복사되어 하나로 합침.

• .a (Static Library) 또는 .framework (Static Framework) 파일 생성

• .framework 파일은 내부 자체는 .a 이지만 리소스와 헤더가 포장된 폴더 구조

모듈 간 링킹 과정

• B 모듈 빌드: 컴파일하여 B 모듈의 ModuleB.swiftmodule 파일 + libModuleB.a 파일 생성

• A 모듈 컴파일: 컴파일러가 .swift 파일 내부에 import Bmodule 확인 -> ModuleB.swiftmodule을 읽어 함수 정보 확인 -> 컴파일러가 함수 호출 위치에 링킹할 때 Bmodule 함수의 구현부 주소를 넣어야한다는 표시 작성

• 링킹: Amoudle.o 파일과 libModuleB.a 파일을 합침 -> Amodule.o에 표시된 부분에 libModuleB.a 파일 안에 있는 함수의 구현부 주소 연결

Dynamic Linking

컴파일 타임에 라이브러리 구현부 코드들의 위치 정보만 기록하여 파일 생성

• 컴파일 타임에 라이브러리에 작성된 코드들의 위치 정보만 기록된 파일 생성

• 런타임에 dyld(dynamic linker)가 위치 정보를 확인하고 메모리로 로드하여 연결

• .dylib (Dynamic Library) 또는 .framework(Dynamic Framework) 폴더 생성

• .framework 폴더 내부는 .dylib파일과 리소스, 헤더가 포장된 구조

모듈 간 링킹 과정

• B 모듈 빌드: 컴파일하여 .framework 폴더 생성 (해당 파일 내부에 .swiftmodule 파일 존재)

• A 모듈 컴파일: 컴파일러가 .swift 파일 내부에 import Bmodule 확인 -> ModuleB.swiftmodule을 읽어 함수 정보 확인 -> 컴파일러가 함수 호출 위치에 링킹할 때 Bmodule 함수의 구현부 주소를 넣어야한다는 표시 작성

• 링킹: 해당 함수가 B 모듈에 존재하는지 B모듈의 실행파일을 확인하고, Amoudle.o 파일 내부에 "이 함수가 실행되려면 저 파일에 찾아가"를 표시

Static Linking vs Dynaimic Linking

빌드 시간

• Static: 코드 자체를 복사하는 과정 때문에 빌드 속도가 느려질 수 있음.

• Dynamic: 구현부 코드의 주소만 포함하여 생성하기에 빌드 속도가 상대적으로 빠름.

구동 시간

• Static: 이미 실행 파일 내부에서 모든 코드의 주소가 확정된 상태라 앱을 메모리에 올리기만 하면 되기에 빠름

• Dynamic: 실행 순간에 dyld가 .framework 파일 내의 .dylib 파일을 확인하고 메모리에 올려 연결해야 하는 함수의 주소를 가리키도록 연결하는 과정이 발생하여 느림

메모리 사용

• Static: 여러 앱이 같은 라이브러리를 쓰더라도 각자 메모리에 올림.

• Dynamic: 여러 앱 간 공유 가능 (UIKit과 같은 시스템 프레임워크 등이 그 예시)

Xcode에서 링킹 방식 설정 방법

Build Settings -> Mach-O Type에서 수정

참고
https://developer.apple.com/library/archive/documentation/MacOSX/Conceptual/BPFrameworks/Concepts/WhatAreFrameworks.html

https://www.swift.org/blog/abi-stability-and-more/

https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Performance/Conceptual/CodeFootprint/Articles/MachOOverview.html

https://github.com/swiftlang/swift-evolution/blob/main/proposals/0271-package-manager-resources.md