Android NDK開發掃盲及最新CMake的編譯使用

最新 07-07

本篇文章旨在簡介 Android 中是什麼以及重點講解最新 Android Studio 編譯工具的使用

1 NDK 簡介

在介紹之前還是首推 Android 官方文檔。傳送門(https://developer.android.com/ndk/guides/index.html)

官方文檔分別從以下幾個方面介紹了

的基礎概念

如何編譯項目

是什麼以及不同 CPU 指令集支持哪些

如何使用您自己及其他預建的庫

本節將會對文檔進行總結和補充。所以建議先瀏覽一遍文檔，或者看完本篇文章再回頭看一遍文檔。

1.1 NDK 基礎概念

首先先用簡單的話分別解釋下、，以及分別和 Android 開發、c/c++ 開發的配合。在解釋過程中會對、、、、這些常見名詞進行掃盲。

JNI（Java Native Interface）：Java本地介面。是為了方便Java調用c、c++等本地代碼所封裝的一層介面（也是一個標準）。大家都知道，Java的優點是跨平台，但是作為優點的同時，其在本地交互的時候就編程了缺點。Java的跨平台特性導致其本地交互的能力不夠強大，一些和操作系統相關的特性Java無法完成，於是Java提供了jni專門用於和本地代碼交互，這樣就增強了Java語言的本地交互能力。上述部分文字摘自任玉剛的 Java JNI 介紹(http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/9061545)

NDK（Native Development Kit） : 原生開發工具包，即幫助開發原生代碼的一系列工具，包括但不限於編譯工具、一些公共庫、開發IDE等。

工具包中提供了完整的一套將 c/c++ 代碼編譯成靜態/動態庫的工具，而和你可以認為是描述編譯參數和一些配置的文件。比如指定使用c++11還是c++14編譯，會引用哪些共享庫，並描述關係等，還會指定編譯的。只有有了這些中的編譯工具才能準確的編譯 c/c++ 代碼。

文件是 Android NDK r4 中引入的一個 shell 腳本。其用途是調用正確的構建腳本。其實最終還是會去調用自己的編譯工具。

那又是什麼呢。脫離 Android 開發來看，c/c++ 的編譯文件在不同平台是不一樣的。Unix 下會使用文件編譯，Windows 下會使用文件編譯。而則是一個跨平台的編譯工具，它並不會直接編譯出對象，而是根據自定義的語言規則（）生成對應或文件，然後再調用底層的編譯。

在Android Studio 2.2 之後，工具中增加了的支持，你可以這麼認為，在 Android Studio 2.2 之後你有2種選擇來編譯你寫的 c/c++ 代碼。一個是 + + 組合，另一個是 + 組合。這2個組合與Android代碼和c/c++代碼無關，只是不同的構建腳本和構建命令。本篇文章主要會描述後者的組合。（也是Android現在主推的）

1.2 ABI 是什麼

（Application binary interface）應用程序二進位介面。不同的CPU 與指令集的每種組合都有定義的 (應用程序二進位介面)，一段程序只有遵循這個介面規範才能在該 CPU 上運行，所以同樣的程序代碼為了兼容多個不同的CPU，需要為不同的構建不同的庫文件。當然對於CPU來說，不同的架構並不意味著一定互不兼容。

armeabi設備只兼容armeabi；

armeabi-v7a設備兼容armeabi-v7a、armeabi；

arm64-v8a設備兼容arm64-v8a、armeabi-v7a、armeabi；

X86設備兼容X86、armeabi；

X8664設備兼容X8664、X86、armeabi；

mips64設備兼容mips64、mips；

mips只兼容mips；

具體的兼容問題可以參見這篇文章。Android SO文件的兼容和適配(http://blog.coderclock.com/2017/05/07/android/Android-so-files-compatibility-and-adaptation/)

當我們開發 Android 應用的時候，由於 Java 代碼運行在虛擬機上，所以我們從來沒有關心過這方面的問題。但是當我們開發或者使用原生代碼時就需要了解不同以及為自己的程序選擇接入不同的庫。（庫越多，包越大，所以要有選擇）

下面我們來看下一共有哪些以及對應的指令集

2 CMake 的使用

這一節將重點介紹的規則和使用，以及如何使用編譯自己及其他預建的庫。

2.1 Hello world

我們通過一個Hello World項目來理解

首先創建一個新的包含原生代碼的項目。在 New Project 時，勾選 Include C++ support

項目創建好以後我們可以看到和普通Android項目有以下4個不同。

下面增加了目錄，即放置 c/c++ 代碼的地方

module-level 的有修改

增加了文件

多了一個目錄

build.gradle

由於的命令集成在了 - 中，所以在中有2個地方配置。

外面的，指明了的路徑；裡面的，主要填寫的命令參數。即由中的參數最後轉化成一個可執行的的命令，可以在中查到。如下

更多的可以填寫的命令參數和含義可以參見Android NDK-CMake文檔(https://developer.android.com/ndk/guides/cmake.html)

CMakeLists.txt

中主要定義了哪些文件需要編譯，以及和其他庫的關係等。

看下新項目中的

這其實是一個最基本的，其實裡面可以非常強大，比如自定義命令、查找文件、頭文件包含、設置變數等等。建議結合的官方文檔(https://cmake.org/documentation/)使用。同時在這推薦一個中文翻譯的簡易的CMake手冊(https://www.zybuluo.com/khan-lau/note/254724)

2.2 CMake 使用自己及其他預建的庫

當你需要引入已有的靜態庫/動態庫（FFMpeg）或者自己編譯核心部分並提供出去時就需要考慮如何在中使用自己及其他預建的庫。

Android NDK 官網的使用現有庫(https://developer.android.com/ndk/guides/libs.html)的文檔中還是使用 + + 組合的說明文檔。（其實官方文檔中大部分都是的，並沒有使用）

幸運的是， Github上的官方示例(https://github.com/googlesamples/android-ndk) 裡面有個項目 hello-libs(https://github.com/googlesamples/android-ndk/tree/master/hello-libs) 實現了如何創建出靜態庫/動態庫，並引用它。現在我們把代碼拉下來看下具體是如何實現的。

我們先看下Github上的README介紹：

app - 從中使用一個靜態庫和一個動態庫

gen-libs - 生成一個動態庫和一個靜態庫並複製到目錄，你不需要再編譯這個庫，二進位文件已經保存在了項目中。當然，如果有需要你也可以編譯自己的源碼，只需要去掉和中的注釋，然後執行一次，接著注釋回去，防止在 build 的過程中不受影響。

我們採用自底向上的方式分析模塊，先看下模塊。

gen-libs/build.gradle

查詢文檔(https://developer.android.com/ndk/guides/cmake.html) 可以知道中代表編譯的 android 平台，文檔建議直接設置就行了，所以這個參數可忽略。另一個參數，一共有2種編譯工具鏈 - 和，已經廢棄，是默認的。

代表編譯哪些項目。（不填就是都編譯）

cpp/CMakeLists.txt

外層的裡面核心就是，查詢 CMake 官方文檔(https://cmake.org/documentation/) 可以知道這條命令的作用是為構建添加一個子路徑。子路徑中的也會被執行。即會去分別執行和中的

cpp/gmath/CMakeLists.txt

這個是其中一個靜態庫的，另一個跟他很像。只是把改成了（動態庫）。

之前用到過，編譯出一個靜態庫，源文件是

命令的意思是設置目標的一些屬性來改變它們構建的方式。這個命令中設置了的屬性。也就是改變了輸出路徑。

命令是自定義命令。命令中把頭文件也複製到了中。

以上就是一個靜態庫/動態庫的編譯過程。總結以下3點

編譯靜態庫/動態庫

修改輸出路徑

複製暴露的頭文件

接著，我們看下模塊是如何使用預建好的靜態庫/動態庫的。

app/src/main/cpp/CMakeLists.txt

我將解釋放在了注釋中。可以看下基本上分成了4個步驟引入：

分別創建靜態庫/動態庫，直接引用已經有的 .a 文件或者 .so 文件

創建自己應用的庫

加入之前暴露頭文件

鏈接上靜態庫/動態庫

還是很好理解的。編輯好並後，你就可以發現中的c/c++代碼可以引用暴露的頭文件調用內部方法了。

3 資料文獻

首推 Android NDK 官方文檔(https://developer.android.com/ndk/guides/index.html)，雖然很多都不完整，但是絕對是必須看一遍的東西。

當初次接觸開發又覺得新建的 Hello World 項目過於簡單時。建議把 googlesamples - android-ndk(https://github.com/googlesamples/android-ndk) 項目拉下來。裡面有多個實例參考，比官方文檔完整很多。

當你發現示例里的一些NDK配置滿足不了你的需求後，你就需要到 CMake 官方文檔(https://cmake.org/documentation/) 去查詢完整的支持的函數，同時這裡也提供一個中文翻譯的簡易的CMake手冊(https://www.zybuluo.com/khan-lau/note/254724)。

以上文檔資料僅為了解決 NDK 開發過程中編譯配置問題，具體 c/c++ 的邏輯編寫、jni等不在此範疇。

彩蛋

文末獻上一組彩蛋，將或者開發過程中遇到的坑和小技巧以 Q&A 的方式列出。持續更新

Q1：怎麼指定 C++標準？

A：在中，配置

Q2：add_library 如何編譯一個目錄中所有源文件？

A：使用方法將路徑列表全部放到一個變數中。

Q3：怎麼調試 CMakeLists.txt 中的代碼？

A：使用方法

然後運行後在中查看 log。

Q4：什麼時候 CMakeLists.txt 裡面會執行？

A：測試了下，好像在 sync 的時候會執行。執行一次後會生成的文件緩存之類的東西放在中。所以如果中沒有修改的話再次同步好像是不會重新執行的。（或者刪除目錄）