M1 設(shè)備的 Xcode 編譯問(wèn)題深究

問(wèn)題的由來(lái)

在Apple發(fā)布M1芯片之前，一直使用Intel的芯片，沒(méi)有出現(xiàn)什么問(wèn)題。發(fā)布M1芯片后，由于兩者架構(gòu)的不同（M1是arm64架構(gòu)，Intel是x86_64的架構(gòu)），導(dǎo)致很多軟件運(yùn)行出現(xiàn)了問(wèn)題。我們?cè)?code style="font-size: 14px;font-family: 'Operator Mono', Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(233, 105, 0);background: rgb(248, 248, 248);">M1機(jī)型中使用Xcode編譯模擬器時(shí)，可能會(huì)碰到如下報(bào)錯(cuò)：

ld: in youpath/Pods/UMCommon/UMCommon_7.3.5/UMCommon.framework/UMCommon(UMComBaseEvent.o), 
building for iOS Simulator, but linking in object file built for iOS, 
file 'youpath/Pods/UMCommon/UMCommon_7.3.5/UMCommon.framework/UMCommon' for architecture arm64

或

ld: warning: ignoring file YoupPth/Build/Products/Debug-iphonesimulator/FMDB/FMDB.framework/FMDB, 
building for iOS Simulator-x86_64 but attempting to link with file built for iOS Simulator-arm64
Undefined symbols for architecture x86_64:
  "_OBJC_CLASS_$_FMDatabaseQueue", referenced from:
      objc-class-ref in SqflitePlugin.o
ld: symbol(s) not found for architecture x86_64

這些報(bào)錯(cuò)，都是是由于項(xiàng)目中存在.a或.framework靜態(tài)庫(kù)導(dǎo)致的。以前，我們創(chuàng)建靜態(tài)庫(kù)時(shí)，會(huì)分別打包出一份針對(duì)真機(jī)（arm64）和模擬器的（x86_64），然后將這兩份合并成一個(gè)包后引入項(xiàng)目中進(jìn)行使用。在Intel機(jī)型上，真機(jī)上使用arm64指令，模擬器（x86_64）中使用x86_64指令，所以不存在問(wèn)題。但是在M1機(jī)型上，模擬器是以arm64運(yùn)行的，顯然再以x86_64運(yùn)行就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

有同學(xué)可能會(huì)想到包中是有arm64指令（真機(jī)）的，拿給以arm64運(yùn)行的模擬器使用不就可以了嗎？實(shí)際上x(chóng)code底層并不是這樣處理的，它真機(jī)就找真機(jī)的，模擬器就找模擬器的。

解決方案

常用方案

對(duì)于這類(lèi)架構(gòu)報(bào)錯(cuò)問(wèn)題，網(wǎng)上的資料一般會(huì)告訴你兩個(gè)解決方案：

1. 以Rosetta模式運(yùn)行Xcode。
2. 修改Build Settings -> Excluded Architectures選項(xiàng)，添加Any iOS Simulator SDK選項(xiàng)，并設(shè)置值為arm64。圖示如下：
   
   

這兩種方案都能解決編譯問(wèn)題，但是也都存在問(wèn)題。

在iOS12及以后，不再支持iphone5及以下機(jī)型，而后續(xù)的機(jī)型都是arm64架構(gòu)，所以這里不再對(duì)之前的armv6/armv7/armv7s/i386 等指令集進(jìn)行說(shuō)明。

Rosetta方案說(shuō)明

以Rosetta模式運(yùn)行是M1機(jī)器上x86軟件無(wú)法運(yùn)行的解決方案，它會(huì)將x86指令轉(zhuǎn)譯成ARM指令運(yùn)行，這種轉(zhuǎn)譯顯然是存在性能損耗的，損耗大概在20%～30%，不到萬(wàn)不得已，不推薦使用這種方案。

Excluded Architectures方案說(shuō)明

修改Excluded Architectures選項(xiàng)也有它的問(wèn)題。字面意思是排除架構(gòu)的意思，我們?cè)O(shè)置在模擬器中排除arm64就能解決模擬器無(wú)法編譯arm64的問(wèn)題。

這樣的設(shè)置能生效會(huì)讓人有點(diǎn)費(fèi)解，我們知道，在intel機(jī)型上，模擬器本來(lái)就是以x86方式運(yùn)行的，排除arm64毫無(wú)影響。但是在M1機(jī)型上，模擬器是以arm64方式運(yùn)行的，排除了arm64反而能跑，這不是把我的智商摁在地上摩擦么？，但是蘋(píng)果就是這樣干的，當(dāng)在M1機(jī)型上，排除了模擬器的arm64架構(gòu)后，模擬器還是會(huì)以arm64的方式運(yùn)行，但是模擬器中的app是以x86的方式運(yùn)行的，對(duì)蘋(píng)果的這個(gè)騷操作我們不得不服。圖示如下：

這種情況下，模擬器和應(yīng)用會(huì)通過(guò)XPC進(jìn)行通信，雖然理論上不會(huì)有問(wèn)題，但通信時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)，導(dǎo)致一些依賴(lài)計(jì)時(shí)器判斷的邏輯會(huì)出問(wèn)題，例如滑動(dòng)手勢(shì)，加速度的判斷會(huì)出一些問(wèn)題，導(dǎo)致模擬器里大部分情況下列表無(wú)法觸發(fā)慣性滾動(dòng)。- by kem

其它問(wèn)題

有時(shí)候在Excluded Architectures選項(xiàng)中排除了模擬器的arm64指令，依然無(wú)法編譯通過(guò)，那么一般是項(xiàng)目設(shè)置和cocoapods的設(shè)置不一致導(dǎo)致，設(shè)置為一致后一般可以解決問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)在Podfile中添加如下內(nèi)容來(lái)解決：

post_install do |installer|
  installer.pods_project.targets.each do |target|
    target.build_configurations.each do |config|
      config.build_settings['EXCLUDED_ARCHS[sdk=iphonesimulator*]'] = "arm64"
    end
  end
end

最優(yōu)解

通過(guò)上述內(nèi)容，我們知道了問(wèn)題的由來(lái)，它是由于項(xiàng)目中存在.a或.framework，它們提供的指令集不完整導(dǎo)致的。Apple對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，也提供了解決方案，請(qǐng)由我細(xì)細(xì)道來(lái)。

以Xcode13為例，在我們創(chuàng)建靜態(tài)庫(kù)時(shí)，選擇真機(jī)編譯出來(lái)的包只包含arm64指令，選擇模擬器編譯出來(lái)的會(huì)同時(shí)包含arm64和x86_64指令。我看一些網(wǎng)上的教程，教別人將模擬器部分的arm64移除，其實(shí)大可不必。因?yàn)橐С?code style="font-size: 14px;font-family: 'Operator Mono', Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;overflow-wrap: break-word;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;color: rgb(233, 105, 0);background: rgb(248, 248, 248);">M1機(jī)器正常跑模擬器，模擬器必須同時(shí)包含arm64和x86_64指令。

2019年的WWDC，apple提供了一種新的框架封裝格式XCFramework。簡(jiǎn)單理解就是以前使用lipo合并不同指令集的包，現(xiàn)在則使用新的指令合并成XCFramework格式。

打包成framework，格式如下：

$ tree Release-iphoneos/TestFramework.framework
Release-iphoneos/TestFramework.framework
├── Headers
│   ├── TestFramework.h
│   └── TestManager.h
├── Info.plist
├── Modules
│   └── module.modulemap
└── TestFramework

$ tree Release-iphonesimulator/TestFramework.framework
Release-iphonesimulator/TestFramework.framework
├── Headers
│   ├── TestFramework.h
│   └── TestManager.h
├── Info.plist
├── Modules
│   └── module.modulemap
├── TestFramework
└── _CodeSignature
    ├── CodeDirectory
    ├── CodeRequirements
    ├── CodeRequirements-1
    ├── CodeResources
    └── CodeSignature

打包成XCFramework后，格式如下：

$ tree TestFramework.xcframework
TestFramework.xcframework
├── Info.plist
├── ios-arm64
│   └── TestFramework.framework
│       ├── Headers
│       │   ├── TestFramework.h
│       │   └── TestManager.h
│       ├── Info.plist
│       ├── Modules
│       │   └── module.modulemap
│       └── TestFramework
└── ios-arm64_x86_64-simulator
    └── TestFramework.framework
        ├── Headers
        │   ├── TestFramework.h
        │   └── TestManager.h
        ├── Info.plist
        ├── Modules
        │   └── module.modulemap
        ├── TestFramework
        └── _CodeSignature
            ├── CodeDirectory
            ├── CodeRequirements
            ├── CodeRequirements-1
            ├── CodeResources
            └── CodeSignature

從上述可以看出，XCFramework就是把兩個(gè)不同指令集的framework放入了同一個(gè)文件夾(.xcframework)，并生成了一個(gè)配置文件Info.plist。這樣生成的XCFramework就可以完美的解決M1機(jī)器無(wú)法編譯模擬器的問(wèn)題。

XCFramework的創(chuàng)建指令也很簡(jiǎn)單：

# -- 針對(duì).a --
# 指令：
xcodebuild -create-xcframework -library <path> [-headers <path>] [-library <path> [-headers <path>]...] -output <path>
# 樣例：
xcodebuild -create-xcframework -library youpath/TestFramework.a -headers youpath/TestFramework -library youpath/TestFramework.a -headers youpath/TestFramework -output youpath/TestFramework.xcframework

# -- 針對(duì).framework --
# 指令：
xcodebuild -create-xcframework -framework <path> [-framework <path>...] -output <path>
# 樣例：
xcodebuild -create-xcframework -framework Release-iphoneos/TestFramework.framework -framework Release-iphonesimulator/TestFramework.framework -output TestFramework.xcframework

解決M1機(jī)型無(wú)法編譯模擬器的關(guān)鍵就是針對(duì)模擬器的包要同時(shí)包含arm64和x86_64指令集。如果使用只支持x86_64指令集的模擬器包，就算打包成XCFramework也會(huì)依然存在這個(gè)問(wèn)題。

后記

以現(xiàn)在的情況，很多第三方框架，并沒(méi)有使用XCFramework，而項(xiàng)目中只要有一個(gè)框架沒(méi)有支持模擬器的arm64指令，那么在M1機(jī)器上，模擬器只能以Rosetta模式運(yùn)行應(yīng)用，對(duì)這一塊的普遍支持估計(jì)要等M1普及以后了。

參考資料

• 蘋(píng)果換芯，成了開(kāi)發(fā)者們的噩夢(mèng)？

• armv6、armv7、armv7s、armv8、armv64及其i386、x86_64區(qū)別

• 細(xì)說(shuō)iOS靜態(tài)庫(kù)和動(dòng)態(tài)庫(kù)

• 關(guān)于Xcode11的XCFrameworks框架