Mach-O

Mach-O, für Mach Object, beschreibt das Standard-Binärformat ausführbarer Programme, Bibliotheken und von Speicherauszügen unter vielen MACH-basierten UNIX-Betriebssystemen wie beispielsweise OPENSTEP (ursprünglich NeXTStep), FreeBSD oder macOS (ursprünglich unter dem Namen Mac OS X).

Es wurde ab 1985 an der Carnegie Mellon University, kurz CMU, für das MACH-Betriebssystem entwickelt. Große Verbreitung hat es vor allem unter NeXTStep und dessen Weiterentwicklung macOS und darauf basierenden Apple-Systemen, wie iOS und iPadOS. Mit Universal Binaries, unter NeXTStep Multi-Architecture Binaries, wurde das Format zudem um Multi-Prozessorarchitektur-Fähigkeit erweitert.

Aufbau

Eine Mach-O-Datei besteht im Wesentlichen aus drei Teilen:

• Kopfinformationen, englisch header
  • Magic
  • diverse Flags
  • Anzahl und Größe der Load commands
• Load commands
  • Metadaten
  • Offset-Addressen der Segmente
• Segmente, segments
  • bis zu 255 Sektionen, sections

Header

Der Mach-Header ist ein 32 Bytes großer Bereich am Anfang einer 64-Bit-Mach-O-Binärdatei bzw. 28 Bytes bei 32-Bit-Mach-O. Der folgende Quelltext stammt aus osfmk/mach-o/loader.h von XNU, dem Kernel von macOS.

struct mach_header_64 {
	uint32_t	    magic;		    /* mach magic number identifier */
	cpu_type_t	    cputype;	    /* cpu specifier */
	cpu_subtype_t	cpusubtype;	    /* machine specifier */
	uint32_t	    filetype;	    /* type of file */
	uint32_t	    ncmds;  		/* number of load commands */
	uint32_t	    sizeofcmds; 	/* the size of all the load commands */
	uint32_t	    flags;	    	/* flags */
	uint32_t	    reserved;   	/* reserved (64-Bit only) */
};

Ein Beispiel für einen Mach-Header aus einer beliebigen Programmdatei:

Offset (hex)	Länge (dec)	Inhalt	Beispiel
00	4	mach magic number identifier	0xCFFAEDFE → MH_CIGAM_64
04	4	CPU type	0x01000007 → CPU_TYPE_X86_64 = CPU_TYPE_I386 | CPU_ARCH_ABI64
08	4	CPU subtype, machine specifier	0x80000003 → CPU_SUBTYPE_X86_ALL | CPU_SUBTYPE_LIB64
12	4	Dateityp	0x00000002 → MH_EXECUTE
16	4	Anzahl der load commands	0x00000010
20	4	Größe aller load commands	0x00000510 bytes
24	4	Flags	0x00200085 → u. a. MH_DYLDLINK | MH_NOUNDEFS
28	4	reserviert (fehlt bei 32-Bit-Mach-O)	0x00000000

Siehe auch

• Executable and Linking Format (ELF)

Weblinks

• Harry Moulton: Mach-O File Format: Introduction. 3. Januar 2020; abgerufen am 22. November 2021 (englisch).