iOS工程如何支持64-bit

     苹果在2014年10月20号发布了一条消息：从明年的二月一号开始，提交到App Store的应用必须支持64-bit。详细消息地址为： https://developer.apple.com/news/?id=10202014a

那们咱们应该如何开始着手让本身的App支持64-Bit呢？

基本知识

从iPhone 5S的A7 CPU开始到刚刚发布的iPhone 6（A8 CPU）都已经支持64-bit ARM 架构。关于64-bit的介绍详见维基百科。知乎上有不少关于苹果使用A7，A8芯片的讨论，能够参考 iPhone 6 的 Apple A8 芯片对比 Apple A7 提高明显吗？, iPhone 5s 配备的 A7 处理器是 64 位，意味着什么？

• Xcode 5.0.1开始支持编译32-bit和64-bit的Binary
• 同时支持32-bit和64-bit，咱们须要选择的minimum deployment target为 iOS 5.1.1
• 64-bit的Binary必须运行在支持64-bit的CPU上，而且最小的OS版本要求是 7.0.3

关于Xcode “Build Setting”中的Architectures参数问题

• Architectures：你想支持的指令集。（支持指令集是经过编译生成对应的二进制数据包实现的，若是支持的指令集数目有多个，就会编译出包含多个指令集代码的数据包，形成最终编译的包很大。）
• Valid architectures：即将编译的指令集。（Valid architectures 和 Architecture两个集合的交集为最终编译生成的版本）
• Build Active Architecture Only：是否只编译当前设备适用的指令集（若是这个参数设为YES，使用iPhone 6调试，那么最终生成的一个支持ARM64指令集的Binary。通常在DEBUG模式下设为YES，RELEASE设为NO）

关于指令集以下参考：

ARMv8/ARM64: iPhone 6(Plus), iPhone 5s, iPad Air(2), Retina iPad Mini(2,3)
ARMv7s: iPhone 5, iPhone 5c, iPad 4 
ARMv7: iPhone 3GS, iPhone 4, iPhone 4S, iPod 3G/4G/5G, iPad, iPad 2, iPad 3, iPad Mini   
ARMv6: iPhone, iPhone 3G, iPod 1G/2G

对于支持64-bit,咱们能够设置Architectures为 Standard architectures，在最新的Xcode 6上，它包括 armv7和arm64。

让App支持32-bit和64-bit基本步骤

• 确保Xcode版本号>=5.0.1
• 更新project settings, minimum deployment target >= 5.1.1
• 改变Architectures为 Standard architectures（include 64-bit）
• 运行测试代码，解决编译warnings and errors，对照本文档或者官方文档 64-Bit Transition Guide for Cocoa Touch对相应地方作出修改。（编译器不能告诉咱们一切）
• 在真实的64-bit机器上测试
• 使用Instruments查看内存使用问题

64-bit主要的变化

64-bit运行时环境和32-bit运行时环境主要有如下两点的不一样：

• 数据类型的改变
• 方法调用上的改变

数据类型的改变

整型数据类型的变化以下：

关于字节对齐的概念能够参考以下连接：http://blog.csdn.net/21aspnet/article/details/6729724#comments

浮点型类型的改变以下:

数据类型的改变可能会为咱们的程序带来这些影响：

• 增长内存压力
• 64-bit到32-bit数据之间的相互转化
• 计算可能产生不一样的结果
• 当把一个值从大的数据类型拷贝到小的数据类型，数据可能被截断。（NSInteger -> int）

方法调用上的改变

基于32-bit的CPU和基于64-bit上的CPU有不一样数量的寄存器，在方法调用上有不一样的协议。所以32-bit和64-bit在汇编层级上是不一样的。若是咱们在程序中不使用汇编编程，调用协议不多会遇到。

如何编写健壮的64-bit代码

根据上述改变，官方文档 64-Bit Transition Guide for Cocoa Touch给出以下7步:

• 不要将长整型long赋值给整型int (64-bit上会致使数据丢失)
• 不要将指针类型pointer赋值给整型int (64-bit致使地址数据丢失)
• 留意数值计算(掩码计算,无符号整数和有符号整数同时使用等)
• 留意对齐方法带来的变化
• 32-bit到64-bit之间数据转化(经过网络传递的用户数据，可能同时存在于32-bit和64-bit的环境下)
• 重写汇编代码
• 不要在可变参数方法和不可变参数方法以前进行强制转化

在LLVM编译器中，枚举类型也能够定义枚举的大小。咱们在使用中，指派枚举值到一个变量时，应该使用适当的数据类型。

不要将指针类型pointer赋值给整型int

int a = 5;
int *c = &a;

/* 32-bit下正常，64-bit下错误。最新的Xcode6.0编译提示警告:'Cast to int* for smaller integer type int'*/
int *d = (int *)((int)c + 4); 

/* 正确, 指针能够直接增长*/
int *d = c + 1;

若是咱们必定要把指针转化为整型，能够把上述代码改成:

/* 32-bit和64-bit都正常。*/
int *d = (int *)((uintptr_t)c + 4);

查看uintptr_t定义为 typedef unsigned long uintptr_t;

保持数据类型一致

方法使用时，入参，出参和赋值都须要注意保持数据类型一致。在iOS App中尤为要注意如下几个类型的正确使用：

• long
• NSInteger
• CFIndex
• size_t

在32-bit和64-bit下，fpos_t和off_t都是64 bits的数据大小，永远不要把它们指向int整型。

long PerformCalculation(void);
int c = PerformCalculation(); // 错误 64-bit上数据将被截取
long y = PerformCalculation(); // 正确


int PerformAnotherCalculation(int input);
long i = LONG_MAX;
int x = PerformCalculation(i); // 错误

int ReturnMax()
{
    return LONG_MAX; // 错误
}

Cocoa中常见的数据类型转化问题

NSInteger : 在32-bit和64-bit下有分别的定义：

#if __LP64__ || (TARGET_OS_EMBEDDED && !TARGET_OS_IPHONE) || TARGET_OS_WIN32 || NS_BUILD_32_LIKE_64
        typedef long NSInteger;
    #else
        typedef int NSInteger;
    #endif

咱们永远不该该假设NSInteger和int是同样大的，下面的例子在使用中就须要注意:

• 使用NSNumber对象转化时
• 使用NSCoder编解码的时候，若是在64-bit设备下对NSInteger编码，在32-bit设备下对NSInteger解码。解码时若是值的大小超过了32-bit，这个时候就会出现异常
• Famework中使用NSInteger定义的一些常量

CGFloat: 和NSInteger同样有不一样的定义

typedef CGFLOAT_TYPE CGFloat;

#if defined(__LP64__) && __LP64__
# define CGFLOAT_TYPE double
#else
# define CGFLOAT_TYPE float
#endif

下面给出错误示范:

CGFloat value = 200.0;
CFNumberCreate(kCFAllocatorDefault, kCFNumberFloatType, &value); //64-bit下出现错误

CGFloat value = 200.0;
CFNumberCreate(kCFAllocatorDefault, kCFNumberCGFloatType, &value); //正确

整型数值计算问题

关于C语言的符号位扩展可参考资料为：http://blog.163.com/shi_shun/blog/static/237078492010651063936/

咱们直接来看例子：

int a = -2;

    unsigned int b = 1;

    long c = a + b;

    long long d = c;

    printf("%lld\n", d);

问题：这段代码在32-bit下运行结果符合咱们的预期，输出为 -1(0xffffffff)。在64-bit下运行结果为：4294967295 (0x00000000ffffffff)。

缘由：一个有符号的值和一个一样精度的无符号的值相加结果是无符号的。这个无符号的结果被转换到更高精度的数值上时采用零扩展。

解决方案：把变量b换成长整型long

建立数据结构时使用合适的数据大小

C99提供了内置的数据类型保证了一致的数据大小，即便底层的硬件结构不一样。在某些case下，咱们知道数据是一个固定的大小或者一个特定的变量拥有一个有限的取值范围。这个时候，咱们应该选择特定的类型以免浪费内存。

类型以下：

永远不要使用malloc去为变量申请特定内存的大小，改成使用sizeof来获取变量或者结构体的大小。

另外咱们还须要注意修改格式化字符串来同时支持32-bit和64-bit。

当心处理方法和方法指针

int fixedFunction(int a, int b);
int variadicFunction(int a, ...);

int main
{
    int value2 = fixedFunction(5,5);
    int value1 = variadicFunction(5,5);
}

上述两个方法中，在32-bit下使用相同的指令读取参数的数据，可是在64-bit上，是使用彻底不一样的协议来编译的。

若是在代码中传递方法指针，应该保证方法调用的协议是一致的。永远不要将一个可变参数的方法转化成固定参数的方法。

int MyFunction(int a, int b, ...);

int (*action)(int, int, int) = (int (*)(int, int, int)) MyFunction;
action(1,2,3); // 错误示范

上述错误的写法，编译器是不会提示警告或者错误的，而且在模拟器中也不会暴露出问题来。在发布本身的App前，必定记得要使用真机去测试。

总结

在支持64-bit过程当中，应该按照Apple文档中提供的7个步骤完整检查项目工程。若是工程中涉及到大量的C或者C++代码，在支持64-bit中要更加谨慎。

写完这篇笔记后，我以为须要重温一下C的基础知识。XD，顺便祈祷项目中的第三方库赶忙更新支持64-bit，阿弥陀佛。

ps: 找出不支持arm64的静态库 find . -name *.a -exec lipo -info "{}" \;