64-bit 与32-bit 简单数据类型的坑

沈俊美

2023-12-01

64-bit Tips

终究还是来了。Apple下发了支持64位的最后通牒：

As we announced in October, beginning February 1, 2015 new iOS apps submitted to the App Store must include 64-bit support and be built with the iOS 8 SDK. Beginning June 1, 2015 app updates will also need to follow the same requirements.

早应该做的适配终于要开始动工了，苦了64位的CPU运行了这么久32位的程序。前段时间公司项目完成了64-bit包的适配，本没那么复杂的事被无数不标准的老代码搅和的不轻，总结几个Tip共勉。

Tips

拒绝基本数据类型和隐式转换

首当其冲的就是基本类型，比如下面4个类型在32-bit和64-bit下分别是多长呢？

size_t s1 = sizeof(int);
size_t s2 = sizeof(long);
size_t s3 = sizeof(float);
size_t s4 = sizeof(double);

32-bit下：4, 4, 4, 8；64-bit下：4, 8, 4, 8
（PS：这个结果随编译器，换其他平台可不一定）
它们的长度变化可能并非我们对64-bit长度加倍的预期，所以说，程序中出现sizeof的代码多看两眼。而且，除非你明确知道自己在做什么，应该使用下面的类型代替基本类型：

int -> NSInteger
unsigned -> NSUInteger
float -> CGFloat
动画时间 -> NSTimeInterval
…

这些都是SDK中定义的类型，而我们大部分时间都在跟SDK的API们打交道，使用它们能将类型转换的影响降低很多。

再比如说下面的代码：

NSArray *items = @[@1, @2, @3];
for (int i = -1; i < items.count; i++) {
    NSLog(@"%d", i);
}

结果是，for循环一次都没有进。
数组的count是NSUInteger类型的，-1与其比较时隐式转换成NSUInteger，变成了一个很大的数字：

(lldb) p i
(int) $0 = -1
(lldb) p (NSUInteger)i
(NSUInteger) $1 = 18446744073709551615

这和64-bit到没啥关系，想要说明的是，这种隐式转换也需要小心，一定要注意和这个变量相关的所有操作（赋值、比较、转换）
老式for循环可以考虑写成：

1	for (NSUInteger index = 0; index < items.count; index++) {}

当然，数组遍历还是更推荐用for-in或block版本的，它们之间的比较可以回顾下这篇文章。

使用新版枚举

和上面的原因差不多，枚举应该使用新版的写法：

typedef NS_ENUM(NSInteger, UIViewAnimationCurve) {
    UIViewAnimationCurveEaseInOut,
    UIViewAnimationCurveEaseIn,
    UIViewAnimationCurveEaseOut,
    UIViewAnimationCurveLinear
};

不仅能为枚举值指定类型，而且当赋值赋错类型时，编译器还会给出警告，没理由不用这种写法。

替代Format字符串

适配64-bit时，你是否遇到了下面的恶心写法：

NSArray *items = @[@1, @2, @3];
NSLog(@"数组元素个数：%lu", (unsigned long)items.count);
``` 

一般情况下，利用`NSNumber`的`@`语法糖就可以解决：

NSArray *items = @[@1, @2, @3];
NSLog(@”数组元素个数：%@”, @(items.count));

1 2	同理，int转string也可以：

NSInteger i = 10086;
NSString *string = @(i).stringValue;

当然，如需要`%.2f`这种Format就不适用了。

## 64-bit下的BOOL

32-bit下，BOOL被定义为`signed char`，@encode(BOOL)的结果是`'c'`  
64-bit下，BOOL被定义为`bool`，@encode(BOOL)结果是`'B'`   
更直观的解释是：

(lldb) p/t (signed char)7
(BOOL) $0 = 0b00000111 (YES)
(lldb) p/t (bool)7
(bool) $1 = 0b00000001 (YES)

32-bit版本的BOOL包括了256个值的可能性，还会引起一些坑，像[这篇文章](http://www.bignerdranch.com/blog/bools-sharp-corners/)所说的。而64-bit下只有0（NO），1（YES）两种可能，终于给BOOL正了名。    

## 不直接取isa指针

编译器已经默认禁用了这种使用，isa指针在32位下是Class的地址，但在64位下利用bits mask才能取出来真正的地址，若真需要，使用runtime的`object_getClass` 和`object_setClass`方法。关于64位下isa的讲解可以看[这篇文章](http://www.sealiesoftware.com/blog/archive/2013/09/24/objc_explain_Non-pointer_isa.html)

## 解决第三方lib依赖和lipo命令

以源码形式出现在工程中的第三方lib，只要把target加上`arm64`编译就好了。  
恶心的就是直接拖进工程的那些静态库(.a)或者framework，就需要重新找支持64-bit的包了。这时候就能看出哪些是已无人维护的lib了，是时候找个替代品了（比如我全网找不到工程中用到的一个音频库的64位包，终于在一个哥们的github上找到，哭着给了个star- -）  

### 打印Mach-O文件支持的架构

如何看一个可执行文件是不是支持64-bit呢？   

使用`lipo -info`命令，比如看看UIKit支持的架构：

// 当前在Xcode Frameworks目录
sunnyxx$ lipo -info UIKit.framework/UIKit
Architectures in the fat file: UIKit.framework/UIKit are: arm64 armv7s

1 2	想看的更详细的信息可以使用`lipo -detailed_info`：

sunnyxx$ lipo -detailed_info UIKit.framework/UIKit
Fat header in: UIKit.framework/UIKit
fat_magic 0xcafebabe
nfat_arch 2
architecture arm64
cputype CPU_TYPE_ARM64
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM64_ALL
offset 4096
size 16822272
align 2^12 (4096)
architecture armv7s
cputype CPU_TYPE_ARM
cpusubtype CPU_SUBTYPE_ARM_V7S
offset 16826368
size 14499840
align 2^12 (4096)

1 2	当然，还可以使用`file`命令：

sunnyxx$ file UIKit.framework/UIKit
UIKit.framework/UIKit: Mach-O universal binary with 2 architectures
UIKit.framework/UIKit (for architecture arm64):Mach-O 64-bit dynamically linked shared library
UIKit.framework/UIKit (for architecture armv7s):Mach-O dynamically linked shared library arm

上述命令对`Mach-O`文件适用，静态库`.a`文件，framework中的`.a`文件，自己app的可执行文件都可以打印下看看。  

### 合并多个架构的包

如果，我们有`MyLib-32.a`和`MyLib-64.a`，可以使用`lipo -create`命令合并：

sunnyxx$ lipo -create MyLib-32.a MyLib-64.a -output MyLib.a
```

支持64-bit后程序包会变大么？

会，支持64-bit后，多了一个arm64架构，理论上每个架构一套指令，但相比原来会大多少还不好说，我们这里增加了大概50%，还有听说会增加一倍的。

一个lib包含了很多的架构，会打到最后的包里么？

不会，如果lib中有armv7, armv7s, arm64, i386架构，而target architecture选择了armv7s, arm64，那么只会从lib中link指定的这两个架构的二进制代码，其他架构下的代码不会link到最终可执行文件中；反过来，一个lib需要在模拟器环境中正常link，也得包含i386架构的指令。

Checklist

最后列一下官方文档中的注意点：

不要将指针强转成整数
程序各处使用统一的数据类型
对不同类型的整数做运算时一定要注意
需要定长变量时，使用如int32_t, int64_t这种定长类型
使用malloc时，不要写死size
使用能同时适配两个架构的格式化字符串
注意函数和函数指针（类型转换和可变参数）
不要直接访问Objective-C的指针（isa）
使用内建的同步原语（Primitives）
不要硬编码虚存页大小
Go Position Independent

References

https://developer.apple.com/library/prerelease/ios/documentation/General/Conceptual/CocoaTouch64BitGuide/Introduction/Introduction.html#//apple_ref/doc/uid/TP40013501-CH1-SW1
http://www.sealiesoftware.com/blog/archive/2013/09/24/objc_explain_Non-pointer_isa.html
http://www.bignerdranch.com/blog/64-bit-smorgasbord/
http://www.bignerdranch.com/blog/bools-sharp-corners/