如何为iPhone 5s编译64位应用

随着iPhone 5S的推出，大家开始关心5S上所使用的64位CPU A7。

除了关心A7的性能以外，大家还会关心一个问题，那就是使用A7的64位系统对应用有没有什么要求。特别是应用开发者，大家都比较关心我们的应用如何迁移到64位的系统上来，以充分发挥A7的能力。其实这些问题都可以在苹果的官方文档《64-Bit transition Guide for Cocoa Touch》中找到答案。

为了大家方便，我将《64-Bit transition Guide for Cocoa Touch》中的一些重点整理了一下，希望可以为大家节约一些详细阅读文档的时间，如果我理解有不对的地方请大家指正。

首先，A7使用的是ARM V8架构，除了使用64位的地址总线和64位的寄存器以外，还增加了寄存器的数量，目前A7中的整数和浮点数寄存器是A6的两倍。

这里需要强调的是，寄存器的增加大大提高了程序的运行速度。将CPU由32位提高到64位，最主要的改变增大了寻址能力，可以突破32位系统只能访问3G内存的限制（感谢 wanglang3081 指出这里的问题，32位系统在理论上可以访问4G内存，因为2的32次方约等于4 290 000 000，很多32位系统只能访问3G左右的内存是因为有一大部分地址被分配给I/O系统了，所以总体可用内存就不足4G了。），但是，32位到64位的改变并不一定意味着程序运行速度的提高，甚至有些情况下会因为64位系统中的数据占用内存变大而导致程序运行速度变慢。而寄存器数量的增加，则直接提高了程序运行速度，当然，前提是你的应用需要重新为64位系统编译一遍，让程序可以充分使用所有的寄存器。

使用Xcode 5可以很方便地将以前的应用编译成64位程序，基本过程如下：

1. 使用Xcode 5 打开原有项目。

2. 将支持的设备改成“iOS 7”。

3. 在“Build Setting”中将“Architectures”改成“Standard Architectures (including 64-bit)”。

4. 运行测试程序，解决编译过程出现的问题。

其中第4步是关键，具体会遇到什么问题和原来程序的设计有关，包括使用数据类型的方式是否标准等，后面会继续讨论细节，其实《64-Bit transition Guide for Cocoa Touch》一书主要就是讲这些细节。

在讨论细节之前有一些较为宏观的内容大家可以了解一下。

Xcode 5编译的iOS 7程序包含了32位和64位两套二进制代码，在32位的iOS系统上会调用32位的二进制代码，在64位系统上会调用64位的二进制代码，以此来解决向后兼容的问题。

同时，考虑到很多32位的程序可能在没有重新编译的情况下部署到64位系统上，64位的iOS系统中带有两套FrameWork，一套是32位的，一套是64位的。

当64位的iOS系统运行原来的32位程序时，系统会调用32位的FrameWork作为底层支撑，当系统运行64位程序时，系统会调用64位的FrameWork作为底层支撑。

也就是说，当一个iPhone 5S上同时运行32位程序和64位程序时，系统同时将32位和64位两套FrameWork载入了内存中，所以消耗的内存也比较多。

如果一台64位的iOS设备上运行的所有程序都是为64位系统编译过的，iOS系统将只载入64位的FrameWork，这将节省好多内存。所以，如果大家都可以快速将程序传换成64位的，iOS将跑得更快。真的是“大家好才是真的好”。

后面我们来看看一些为64位系统调整程序的技术细节。

32位的iOS系统和64位的iOS系统主要的差别有两个，一个是数据类型的差别，一个是过程调用方法的差别。

在数据类型上，主要的变化是指针类型(Pointer)和长整数类型(long)的长度变化和内存对齐方式的变化，同时也导致了更高级别数据类型的变化，如NSInteger的长度也有变化。

在过程调用方法上，因为ARM V8 和ARM V7具有不同数量的寄存器，具有不同的过程调用约定，所以32位系统和64位系统在汇编层级是不同的。

根据以上两方面的变化，书中总结了以下要点，开发人员根据以下要点来检查原来的32位代码就差不多可以将应用移植到64位系统上了：

1. 不要将长整型数据(long)赋予整型(int)

这种代码在32位系统上没有问题，因为在32位系统中long和int的长度是一样的，不过在64位系统中就有可能出问题，因为64位系统中long比int长，将long值赋予int将导致数据丢失。

2. 不要将指针类型(Pointer)赋予整型(int)

为了方便地址计算，有时程序员会将指针类型赋予整型，这种代码在32位系统上没有问题，因为在32位系统中Pointer和int的长度是一样的，不过在64位系统中就会有问题，因为64位系统中Pointer比int长，将Pointer值赋予int将导致地址数据丢失，最终导致严重问题。

3. 留意那些和数位相关的数值计算

比如掩码技术，如果使用一个long类型的掩码，转到64位系统后高位都是0，计算出来的结果可能不符合预期。还有无符号整数和有符号整数的混用等。

4. 留意对齐方式带来的变化

如果在32位系统上定义一个结构包含两个long类型，第二个long数值的偏移地址是4，可以通过结构地址+4的方式获取，但是在64位系统上就不行了，因为在64位系统中第二个long数值的偏移地址是8。

5. 充分考虑在32位应用和64位应用之间的数据交换

因为用户会通过网络交换数据，同时用户保存的数据也可能通过备份等方式在32位系统和64位系统之间切换，所以应用在保存和发送流数据的时候一定要考虑充分。比如数据在32位系统中保存，在64位系统中能否正常打开，或者反过来，在64位系统中保存，在32位系统中打开是否正常。

6. 重写所有汇编代码

这点无需说明，如果你在代码中嵌入了汇编代码，你需要参考64位系统的指令集重写汇编代码。

7. 不要将可变参数的过程强制转换为定参过程，也不要将定参过程强制转换为可变参数的过程。

这时因为32位系统和64位系统对于这两种过程调用方式的处理方法不同。

按以上几个重点去检查程序就差不多了，当然，具体的细节还有很多，需要在实际工作中结合代码和调试结果进行分析。

总之，建议具体负责应用迁移的开发者需要完整阅读《64-Bit transition Guide for Cocoa Touch》。

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