Android App Native 64位适配

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目录

• 如何编译64位对应的so
• 数据模型
• so文件的适配
• 可执行程序的升级（Athena）
• 两个可能会遇到的问题
• native部分可能存在的问题

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如何编译64位对应的so

如何编译64位对应的so 修改jni/Application.mk

#APP_ABI := armeabi armeabi-v7a x86
APP_ABI := arm64-v8a
APP_OPTIM := release
APP_PLATFORM := android-21 #android-9
APP_STL     := stlport_static
#APP_STL := gnustl_static
SPECIAL_FLAGS   := -fexceptions

实际在安装时，android会选择适合当前手机的so文件，只在安装的时候选择一次

数据模型

从32位到64位，数据模型（C基本数据类型）发生了变化 ^data-model

linux的64位上采用了LP64数据模型，相对于原来的ILP32具体差异如下 [^data-model2]

可见long和指针的字节数变为了64位，其他数据类型保持了32位^data-model3

由于在jni的数据类型中没有指针类型，习惯上c的指针在java侧保存都是通过jint类型传递的，正是这个习惯在兼容64位时是最大的问题，从上图可以看出，所有的指针类型必须用jlong来替代，这种替代是兼容32位系统的（用jlong在jni中保存指针是个好习惯）。 问题的来源清楚了，在看下可能出问题的位置，见下图^data-model4

• java部分平台无关无任何问题
• jni部分这部分是重灾区，几乎是必须改
• native部分，这部分可能会有问题，不过必须要深入看代码才可以发现，一般不用改就可以用

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so文件的适配

从代码修改看下具体的工作  对应的c端JNI的修改  放大图   这种部分的一个模式是，java端保存了在c代码中创建的一个对象（指针），后续的JNI调用都通过这个保存的对象实现，在用完之后会销毁。 有些JNI部分是不需要修改就可以直接适配64位的，因为没有在c和java之间传递指针。  ------

可执行程序的升级（Athena）

对于可执行程序相对so多了一个选择，可以考虑把可执行程序采用64位编译，也可以采用64位兼容32位的特点以32位执行。 android系统在升级64位时也采用这种策略，一个系统的关键进程mediaserver是以32位运行的。据我所知mediaserver中部分是使用汇编实现的，audioflinger中的重采样混音部分即有汇编代码，可能升级难度比较大。 从上图中也可看出一个特定，64位上的可执行程序都是share object类型，不管是32位或是64位，32位的可执行程序直接在64位机器执行可能就会报错，抱怨说不是位置无关可执行程序，针对之中情况需要在Android.mk中添加如下的编译选项 make LOCAL_CFLAGS += -pie -fPIE LOCAL_LDFLAGS += -pie -fPIE 重点说下Athena在适配时遇到的问题 athena位于apk中的assets目录下，这就面临两个选择，一是，把Athena编译两个，一个是64位一个是32位，在apk的java代码中在运行时根据ABI选择不同的文件执行；二是，只保留32位的Athena在64位上采用兼容32位的方式运行。考虑到方案二的优势比较明显，首先尝试的是该方案。

tmsdk--ProcessBuild-->sh--execute-->athena--fork-->script process

编译完直接执行，发现athena和script进程无法启动，进一步加log 添加catch CHILD信号函数，发现是Athena fork子进程后，子进程很快就退出了，导致athena在通过pipe和script进程通信是出现breaken pipe的报错 。log中没有任何关于子进程出错的log，进一步分析代码，

        if (dup2(sPIPE_p2c[0], 0) < 0 || dup2(sPIPE_c2p[1], 1) < 0 || dup2(sPIPE_c2p[1], 2) < 0) {
            LogXX(sTAG, "dup2 error, (%s)", strerror(errno));
            goto error;
        }

        int retcode = execle("/system/bin/sh", "sh", NULL, env);
        if (retcode != 0) {
            LogXX(sTAG, "execle err(%d, %s)", retcode, strerror(errno));
        }

        // 管道出错的话，将父进程kill掉然后退出
        error:
        printfInfo("dup2()");

在fork子进程后，重定向的子进程的标准输入输出错误信息到管道。这是如果有错误在标准错误输出也看不到。尝试注释掉重定向，编译后在直接在shell中命令行执行。

        if (dup2(sPIPE_p2c[0], 0) < 0 || dup2(sPIPE_c2p[1], 1) < 0 /*|| dup2(sPIPE_c2p[1], 2) < 0*/) {
            LogXX(sTAG, "dup2 error, (%s)", strerror(errno));
            goto error;
        }

        int retcode = execle("/system/bin/sh", "sh", NULL, env);
        if (retcode != 0) {
            LogXX(sTAG, "execle err(%d, %s)", retcode, strerror(errno));
        }

        // 管道出错的话，将父进程kill掉然后退出
        error:
        printfInfo("dup2()");

果然在shell窗口出现报错，提示sh需要加载64位libc，实际找到的只有32位的libc，继续尝试在子进程中打印出其LDLIBRARYPATH环境变量，在添加log过程中无意发现代码中有对该环境变量的使用。

#define CTS_SOCKET_PATH         "/dev/socket/script_socket"

#define PATH                    "PATH=/sbin:/vendor/bin:/system/sbin:/system/bin:/system/xbin"
#define LD_LIBRARY_PATH         "LD_LIBRARY_PATH=/vendor/lib:/system/lib"

这样问题就大白了， tmsdk--ProcessBuild-->sh----execute-->athena--fork------------------->script process 64位---ProcessBuild-->64位--execute-->32位------fork-32位-execle sh-->64位 fork出的子进程是32位的使用/system/lib没有问题，但执行execle之后进程会成为64位进程，需要使用lib64的对应的libc。最终的修改是把指定LDLIBRARYPATH的代码注释掉让系统自动选择64位和32位的动态链接库。

补充两个可能会遇到的问题

1. extern c C++ name mangling遇到这种问题很难定位，介绍一种方式，奇怪的是同样的代码原始的32位没问题 添加extern c之后
2. 使用android-21编译出的32位so，无法在老版本（<5.0）版本上运行，运行时保存动态链接的系统函数找不到，一般是random sigsetempty sigaddset等函数。网上也有很多，从代码看是android-21 修改了函数接口导致的。解决办法是32位的so要是<21的参数编译。

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native部分可能存在的问题

这部分是C语言的问题，所有的c程序都需要面对的问题，这里推荐几个网址 32bit-64bit porting work注意事项

• 截断问题
• 常量有效性问题
• 参数问题
• 扩充问题（指针范围越界）
• 符号扩展问题
• 联合体问题（Union）
• 对齐问题
• 内存分配问题以及指针跳转问题
• 内存消耗问题与性能
• 字节序问题

20 issues of porting C++ code on the 64-bit platform

Porting from 32-bit to 64-bit systems

This section shows you how to correct common trouble spots:

• Declarations
• Expressions
• Assignments
• Numeric constants
• Endianism
• Type definitions
• Bit shifting
• Formatting strings
• Function parameters

64位的一个pdf 64-bit and Data Size Neutrality

[^data-model2]: Porting Linux applications to 64-bit systems

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