harmony 鸿蒙OpenHarmony ABI(Application Binary Interface)

2023-10-30
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OpenHarmony ABI(Application Binary Interface)

OpenHarmony系统支持丰富的设备形态，支持多种架构指令集，支持多种操作系统内核；为了应用在各种OpenHarmony设备上的兼容性，本文定义了“OHOS“ ABI的基础标准，包含如下方面：

字节序，字宽

“OHOS” ABI始终采用little-endian，32位系统采用ILP32，64位系统采用LP64。

过程调用规范(Procedure Call Standard)

调用规范定义了函数调用的参数传递方式，寄存器使用规则，栈操作规则等；不同C++编译器，不同操作系统，不同架构都有可能采用不同的调用规则。详细的可以参考《不同C++编译器和操作系统的调用规范》。架构相关的调用规范定义，参看具体架构的定义。

ARM相关的调用规范请参考《ARM32过程调用标准》。
ARM64相关的调用规范请参考《ARM64过程调用标准》。

C++ ABI

OpenHarmony系统采用llvm项目中的libc++作为C++运行时库，在系统侧使用libc++.so库来承载，应用侧使用libc++_shared.so来承载，两边一套代码，不同的C++命名空间。C++的符号重整规则请参考《Itanium C++ ABI》。

浮点格式

采用IEE754作为浮点编码格式，针对long double的格式定义，在架构章节具体说明。

可执行文件格式

OpenHarmony系统采用ELF文件格式作为全系统的二进制文件格式，具体格式详情，请参考《System V Application Binary Interface》。CPU架构相关的格式定义，参考下面对应架构说明。

arm相关的elf文件格式定义请参考《arm架构elf文件格式》。
arm64相关elf文件格式定义请参考《arm64架构elf文件格式》。

支持架构ABI

下面介绍下当前“OHOS” ABI中支持的架构，以及差异点。

armeabi-v7a

此ABI是以《ARM架构应用二进制接口》为基础制定，适用与32位armv7a架构的cpu，支持的核心列表可以参考《list of ARM processors》，支持arm32,thumb-2，VFPv3-D16指令。

此ABI使用-mfloat-cpu=softfp作为强制浮点数调用规则，本身不影响实际指令是否使用硬件浮点指令。Neon指令等其他扩展在此ABI中是可选的，为了更好的兼容性，建议应用开发者采用-mfpu=softvfp来编译native库。

此ABI使用64位long double(IEEE binary64)。

arm64-v8a

此ABI是以《ARM架构应用二进制接口》为基础制定，支持AArch64指令集，默认支持neon特性。

此ABI使用-mfloat-cpu=softfp作为强制浮点数调用规则。

此ABI使用128位long double(IEEE binary128)。

x86_64

此ABI是以Intel64和IA-32 ABI为基础，支持MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1等指令，与x86相关的规范参考《System V Application Binary Interface AMD64 Architecture Processor Supplement》。

此ABI使用128位long double(IEEE binary128)，注意x86很多平台采用float80格式，OpenHarmony仍然采用128bit形式。

在编译架构中指定ABI

DevEco Studio中设置

在OpenHarmony的C++工程中，找到C++代码所在项目build-profile.json5文件buildOption/externalNativeOptions段，添加abiFilters字段：

{
    “abiType”: 'stageMode',
    “buildOption”： {
        “externalNativeOptions”: {
            "path": "./src/main/cpp/CMakeLists.txt",
            "arguments": "",
            "abiFilters": [
                "armeabi-v7a",
                "arm64-v8a"
            ]
        }
    }
}

cmake中设置

通过SDK CAPI开发native代码的时候，在build/cmake/ohos.toolchain.cmake中定义了OpenHarmony系统一些交叉编译常用的环境变量设置。其中OHOS_ARCH变量定义了当前目标编译的ABI，可以设置下面三个ABI中的一种，arm64-v8a，armeabi-v7a，x86_64。