32位程序移植到64位需要考慮的問題

32位程序移植到64位需要考慮的問題

 

（翻譯自：http://developers.sun.com/prodtech/cc/articles/ILP32toLP64Issues.html）

 

概述
從32位到64位，根本性的區別在於兩種數據類型發生了變化：long和pointer。在32位環境下，顧名思義，兩者長度都是32位，也就是4個字節；而在64位環境下，都是8個字節。所以，當你把pointer或者long型數據賦給int型時，會發生數據截斷（data truncation)。

 

32位與64位數據模型之間的區別
32位應用的數據模型我們稱作ILP32(之所以這樣命名，是因爲int,long,pointer都是32位)，而64位應用則採用LP64模型（意味着long,pointer變成64位了，其他的不變），在當前的32位環境下，我們可以認爲int,long,pointer是等價的，因爲它們佔用相同的字節嘛，於是，就有很多混用的情況；但是，到了64位的時代，long和Poniter的大小都改變了，原來的假設不再成立。

 

用lint檢測long/pointer的64位問題
採用-errchk=longptr64選項可以檢查出把long/pointer表達式轉換爲int的情況，包括顯式轉換。

 

留心int和pointer
因爲integer與pointer大小相同，所以32位代碼中常常把pointer轉換爲int或者unsigned int，以便算術運算。爲了移植，你可以把pointer轉換爲unsigned long，因爲long和pointer都是等長的，無論是在ILP32亦或LP64，但是，爲了使代碼更清晰，推薦用uintptr_t，uintptr_t和intptr_t都需要包含頭文件inttypes.h。
例如：下面代碼在64位環境下編譯出錯：
char *p;
p = (char *) ((int)p & PAGEOFFSET);
% cc ..
warning: conversion of pointer loses bits

 

改用uintptr_t後，無論是32位或者64位都沒問題：
char *p;
p = (char *) ((uintptr_t)p & PAGEOFFSET);

 

留心int和long
在ILP32中，可能從未對int和long加以區分，因此，混用的情況非常多，看下面代碼：
int waiting;
long w_io;
long w_swap;
...
waiting = w_io + w_swap;

% cc
warning: assignment of 64-bit integer to 32-bit integer

 

留心對齊
出於訪問的效率，結構中通常會有所謂的hole，用來保證其中的所有數據成員，起始地址都是對齊模數的倍數。
例如：
struct bar {
  int i;  
  long j; 
  int k; 
  char *p;
};
在ILP32中，sizeof(bar)應該是16字節；在LP64中，應該是32！因爲此時long/char *的對齊模數都變爲8，爲了保證滿足對齊要求，i/k都被擴展爲8字節了。

又例如：
struct bar {
  char *p;
  long j;
  int i;
  int k;
}
此時，無需擴展，sizeof(bar)=8+8+4+4=24.

 

留心union
union中的成員，必須保持平衡，也就是說，必須保證大小相等纔有意義，所以移植時也要注意。
例如：
typedef union {
  double _d;
  long _l[2];
} llx_
在ILP32中，兩者大小相同，都是8字節；移植到LP64,前者不變，後者爲16字節，此時union已無意義，應改爲：
typedef union {
  double _d;
  int _l[2];
} llx_

 

留心常量類型
在常量表達式中，精度的缺失會導致數據截斷，例如：
int i = 32;
long j = 1 << i;
warning: left shift count >= width of type
什麼意思？編譯器抱怨左移的位數超過了數據類型的長度，結果就是j爲0。

怎麼修改呢？
int i = 32;
long j = 1L << i：
即可。

 

留心printf系列函數
在格式化串中，要注意：
%p兼容ILP32和L64。
如果有long型參數，必須加上l前綴；
另外就是作爲目標的buffer必須夠長。

 

留心sizeof
sizeof返回類型爲unsigned long，如果返回給int型變量，可能發生截斷。

 

留心derived data types
例如，這些定義在sys/types.h中的數據類型，其大小會隨ILP32或者LP64而變化：
    * clock_t, which represents the system time in clock ticks
    * dev_t, which is used for device numbers
    * off_t, which is used for file sizes and offsets
    * ptrdiff_t, which is the signed integral type for the result of subtracting two pointers
    * size_t, which reflects the size, in bytes, of objects in memory
    * ssize_t, which is used by functions that return a count of bytes or an error indication
    * time_t, which counts time in seconds

 

留心邊緣效應
局部代碼發生類型改變，可能導致其他代碼發生64位轉換，例如函數的返回值由Int變爲sszie_t，則所有調用該函數並獲取其返回值的地方，都有可能發生意想不到的64位轉換。

 

留心long array 對效率的影響
大型Long/unsigned long數組，在LP64下，相比ILP32，效率非常低，所以，如果int就足夠，儘量不要使用Long,這一點，對於pointer arrary同樣適用。