2021年，苹果已经出了基于arm指令集的M1芯片，让iOS App能在PC上运行变得很容易。但是我们的开发始于几年前，由于当时放眼世界都没有一个能让ios app运行在PC上的模拟器，所以我们决定自己开发一个。

模拟器运行于基于Intel x86-64 CPU的macOS/Xcode（本次发布版本运行于Catalina）。Xcode自带的iOS Simulator只能运行拥有源代码的，自己编译的x86版本的iOS App。我们对iOS Simulator进行了大幅度的hack与修改，使得在苹果AppStore中发布的基于arm指令集的iOS App能够在iOS Simulator中运行。这个模拟器曾经还有一个基于VirtualBox的壳，macOS运行其中，使整个模拟器能运行在Windows中。但是最后由于效率与兼容性方面的原因，这个计划被放弃了。

为了使arm指令集的iOS App能够运行，有许多问题需要解决。首先最为显而易见的就是x86-64与arm指令集的转换问题。指令转换上，我们使用了qemu核心做关键的翻译。在模拟过程中，只有iOS App部分的代码是以qemu的JIT翻译模式运行的，其他所有部分的Framework部分的代码是苹果提供的以x86-64原生指令的形态运行的。两种指令拥有不同的ABI，因此很自然地，我们就需要为2个指令形态的代码提供ABI转换。为了做到这一点，我们修改了编译器LLVM的代码，为整个SDK执行了一次扫描，生成了SDK中所有函数的参数信息。根据这些参数信息，ABI转换才能成功地执行。

然而ABI不仅包含c标准，也同时包含c++的标准。在不同的指令集下，c++的基础库，类在内存中的布局，虚函数表的排列与实现方式都有小的区别。这种与c相比更无法识别的区别使ABI转换成为不可能。为了解决这个问题，我们干脆抛弃了ABI转换的想法，转而使用arm指令集的libc++.dylib实现iOS App的c++诉求。

苹果的Framework代码也使用到了c++代码。因此苹果的Framework使用x86-64的libc++.dylib，iOS App使用arm指令的libc++.dylib。为了使内存中能同时存在两份相同名字的dylib，需要对macOS的动态链接器dyld进行修改。尽管苹果开源了dyld的代码，编译dyld却无法达成。苹果抽掉了一些关键的头文件。因此我们只能选择对dyld_sim（模拟器使用的dyld）进行二进制patch。

c++异常也是我们遇到的一个大问题。由于堆栈中同时存在x86-64与arm的函数帧，当有一个异常抛出时，原来的Unwinding代码就无法胜任在双重函数栈中寻找合适的Exception handler的任务。为此我们修改了libunwind的代码并且重新编译。

此外，想要达成模拟器能够在x86-64的macOS上成功运行仍然有非常多的问题。譬如objc的兼容与加速，Metal绘图API的兼容，通过Kernel extension对xnu内核的修改等等。而其中最有挑战性的，就是为了让iOS App能够无瑕疵地运行而进行的逆向工作。随着工作进行，整个系统的复杂性开始超出我们的预期。这个项目目前能够成功运行微信与王者荣耀在PC上。

与此同时，在苹果放出基于arm指令集的M1的cpu来运行macOS后，我们这个模拟器的必要性与挑战性就没有那么大了。因此最终我们决定开源整个项目。如果有人有兴趣，可以继续完善这个项目。

项目地址

https://github.com/iqemu64/iqemu64

系统需求

现在模拟器只运行于macOS Catalina 10.15.1-10.15.7原始版本（其他的macOS版本可能也能运行，未测试）与Xcode 11.4.1（通过一些小改动能够升级），Xcode模拟器的iOS版本13.4.1.

从AppStore里取得的App必须先行解密。

App的架构必须是ARM64指令集。也可以是FAT格式的，但是其中必须包含一个ARM64架构的部分。不支持单独的Armv7或者Arm64e架构。

警告

iqemu64由许多部分组成，其中的驱动部分会完全干掉macOS的代码签名验证。没有了代码签名后，系统会变得脆弱，容易被入侵。不要在你正在每日工作中使用的macOS上试用模拟器。当然，你可以通过卸载驱动或者重启来恢复代码签名。

编译

关掉SIP。

关掉Gatekeeper. 有些早期型号的iMac/macbook可能不需要做这一步.

确保homebrew与Xcode command line tools已经安装。

编译/安装完成后会有提示。

iqemu64只会对Xcode的可执行文件进行patch。它不会修改macOS的系统Framework与内核。模拟器的驱动只会做运行时的patch。如果你想恢复Xcode被patch后的文件，执行以下命令：

注意：

目前安装脚本只支持Catalina与Xcode 11.4.1。脚本会对patch过的Xcode的文件进行备份。运行脚本时必须输入你正在使用的Xcode.app的全路径。其中的make命令会失败，这个是正常的。

当你成功安装以后，你必须在每次macOS启动后，运行模拟器里的iOS App前，运行以下命令：（因为没有我们的驱动的macOS是无法运行被patch过的Xcode和simulator的）

向模拟器安装iOS App

用任何压缩软件解压缩ipa文件，取得其中的.app文件夹。

如果你系统上有多个Xcode，确保你正在向那个你patch过的Xcode的模拟器安装App。用以下命令安装：

截图

微信截图

王者荣耀截图

已知问题

尽管我们已经做了许多工作，但是由于真实设备与模拟器诸多不同，仍然有很多App会崩溃，或者无法正常运行在模拟器里。现在只有一小部分App经过测试。我们已经修正了很多问题但是仍然有更多的等待修正。如果你非常希望某个App能够运行在iqemu64上，你可以在我们github项目主页上新建一个issue。如果你找到能够运行在iqemu64上的App，也欢迎通知我们。Metal的支持非常有限，你可以在苹果官网上找到相关的文档。我们可以制作一个兼容层，但是还未完成。
Xcode iOS模拟器中OpenGLES的实现是一个软件渲染器，它是非常非常慢的。硬件的OpenGLES实现此次并没有开源。
Signal handler与mach exception port的支持比较差，因此App可能将无法使用崩溃报告这个功能。iOS系统的syscall尚未实现。

联系我们

其他部件，包括提供更好的调试支持，为建立动态分析工具而作的指令级别的测时框架，检测内存管理bug，和提供更好的App兼容性，此次尚未开源。如果你感兴趣，可以向imoltencoreco#gmail.com发一封邮件，也欢迎任何的的反馈和想法。

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