Android Studio NDK 开发安装配置

18 Jan 2018 • Android NDK

0x00 所需工具

Android Studio 2.3.2、NDK、CMake、LLDB

0x01 概念说明

1、NDK（WNative Development Kit）

NDK 是一系列工具的集合，帮助开发者快速开发 C/C++ 的动态库。Android程序运行在Dalvik虚拟机中，NDK允许用户使用类似 C/C++ 之类的原生代码语言执行部分程序。NDK包括从 C/C++ 生成原生代码库所需要的工具和build files。 将一致的原生库嵌入可以在Android设备上部署的应用程序包文件（application packages files ，即.apk文件）中。支持所有未来Android平台的一系列原生系统头文件和库

为何要用到NDK?
概括来说主要分为以下几种情况：

  • 代码的保护。由于 apk 的 java 层代码很容易被反编译，而 C/C++ 库反汇难度较大。
  • 提高程序的执行效率。将要求高性能的应用逻辑使用 C 开发，从而提高应用程序的执行效率。
  • 便于移植。用 C/C++ 写得库可以方便在其他的嵌入式平台上再次使用。

在Android Studio 2.2 之后，工具中增加了 CMake 的支持，你可以这么认为，在 Android Studio 2.2 之后你有2种选择来编译你写的 c/c++ 代码。一个是 ndk-build + Android.mk + Application.mk 组合，另一个是 CMake + CMakeLists.txt 组合。这2个组合与Android代码和c/c++代码无关，只是不同的构建脚本和构建命令。本篇文章主要讲解后者的组合。（也是Android现在主推的）

参考NDK

2、CMake

参考CMake

3、LLDB

是一个高效的c/c++的调试器，是与LLVM编译器一起使用，提供了丰富的流程控制和数据检测,有效的帮忙我们调试程序。LLDB也已经取代GDB成为XCode的默认调试器，Android Studio中也可以使用LLDB调试NDK程序，在Android Studio也中可以LLDB,从SDK Tools中下载LLDB最新版本，配合Android Studio和gradle-experimental一起调试NDK项目，会更加的方便。

4、JNI

定义 Java Native Interface，即 Java 本地接口，使得 Java 与本地其他类型语言 C/C++ 交互

特别注意

  • JNI是 Java 调用 Native 语言的一种特性
  • JNI 是属于 Java 的，与 Android 无直接关系

5、ABI

ABI（Application binary interface）应用程序二进制接口。不同的 CPU 与指令集的每种组合都有定义的 ABI (应用程序二进制接口)，一段程序只有遵循这个接口规范才能在该 CPU 上运行，所以同样的程序代码为了兼容多个不同的CPU，需要为不同的 ABI 构建不同的库文件。当然对于 CPU 来说，不同的架构并不意味着一定互不兼容。

  • armeabi 设备只兼容 armeabi；
  • armeabi-v7a 设备兼容 armeabi-v7a、armeabi；
  • arm64-v8a 设备兼容 arm64-v8a、armeabi-v7a、armeabi；
  • X86 设备兼容 X86、armeabi；
  • X86_64 设备兼容 X86_64、X86、armeabi；
  • mips64 设备兼容 mips64、mips；
  • mips 只兼容 mips；

6、NDK与JNI的关系

1

参考NDK与JNI的关系

0x02 环境安装（Windows）

主要是 NDK、CMake必须安装 2

0x03 配置文件与代码讲解

1、新建项目，请勾选Include C++ support

3

2、其他配置项

4

  • C++ Standard是让我们选择C++标准
  • Exceptions Support是添加C++中对于异常的处理，如选中，Android Studio会 将 -fexceptions标志添加到模块级build.gradle文件的cppFlags中，Gradle会将其传递到CMake
  • Runtime Type Information Support是启用支持RTTI，即运行时类型信息，是多态的主要组成部分， 通过运行时(runtime)确定使用的类型，执行不同的函数，复用(reuse)接口. dynamic_cast<>可以使基类指针转换为派生类的指针，通过判断指针的类型，可以决定使用的函数。 typeid()，可以判断类型信息，判断指针指向位置，在多态中，可以判断基类还是派生类。 如选中，Android Studio会将-frtti标志添加到模块级build.gradle文件的cppFlags中，Gradle会将其传递到 CMake。 上面这段摘自网络，意思还不是很理解，等后面学习C++时再继续研究。

点击完成，等待一会，项目可立即运行，屏幕会显示“Hello from C++”

  • 以下为完整目录结构 5

3、代码讲解

  • 在 app 模块中新建了一个 cpp 文件夹放置 C/C++ 文件，此处默认的文件为native-lib.cpp
#include <jni.h>
#include <string>

extern "C"
JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_qu_androidndk_MainActivity_stringFromJNI(
        JNIEnv *env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

extern “C” 是告诉编译器按照C语言的规则来编译我们下面的代码

  • 在app 模块下建了一个 CMakeLists.txt 文件用于定义一些构建行为，代码如下
# For more information about using CMake with Android Studio, read the
# documentation: https://d.android.com/studio/projects/add-native-code.html

# Sets the minimum version of CMake required to build the native library.

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# Creates and names a library, sets it as either STATIC
# or SHARED, and provides the relative paths to its source code.
# You can define multiple libraries, and CMake builds them for you.
# Gradle automatically packages shared libraries with your APK.

add_library( # Sets the name of the library.
             native-lib

             # Sets the library as a shared library.
             SHARED

             # Provides a relative path to your source file(s).
             src/main/cpp/native-lib.cpp )

# Searches for a specified prebuilt library and stores the path as a
# variable. Because CMake includes system libraries in the search path by
# default, you only need to specify the name of the public NDK library
# you want to add. CMake verifies that the library exists before
# completing its build.

find_library( # Sets the name of the path variable.
              log-lib

              # Specifies the name of the NDK library that
              # you want CMake to locate.
              log )

# Specifies libraries CMake should link to your target library. You
# can link multiple libraries, such as libraries you define in this
# build script, prebuilt third-party libraries, or system libraries.

target_link_libraries( # Specifies the target library.
                       native-lib

                       # Links the target library to the log library
                       # included in the NDK.
                       ${log-lib} )

上面大部分为注释内容，最核心的就那么几句

(a) cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1) 用来设置在编译本地库时我们需要的最小的cmake版本，AndroidStudio自动生成。
(b) add_library用来设置编译生成的本地库的名字为native-lib，SHARED表示编译生成的是动态链接库，src/main/cpp/native-lib.cpp表示参与编译的文件的路径，这里面可以写多个文件的路径。
(c) find_library 是用来添加一些我们在编译我们的本地库的时候需要依赖的一些库，由于cmake已经知道系统库的路径，所以我们这里只是指定使用log库，然后给log库起别名为log-lib便于我们后面引用，此处的log库是我们后面调试时需要用来打log日志的库，是NDK为我们提供的。
(d) target_link_libraries 是为了关联我们自己的库和一些第三方库或者系统库，这里把我们把自己的库native-lib库和log库关联起来。

  • 在 app 模块对应的build.gradle文件中增加了一些配置 
    externalNativeBuild {
  cmake {
      cppFlags "-frtti -fexceptions"
  }
}
  • cppFlags 在前面有提到，如果选择了 Exceptions Support 、 Runtime Type Information Support 里面就会添加这两个参数
externalNativeBuild {
    cmake {
        path "CMakeLists.txt"
    }
}

  • 指定 CMakeLists.txt 文件的路径，由于build.gradle文件和 CMakeLists.txt 文件在同一目录下，所以此处就直接写文件名即可

  • 最终在MainActivity.java 文件中我们看到了函数的调用过程如下

    public class MainActivity extends AppCompatActivity {

  // Used to load the 'native-lib' library on application startup.
  static {
      System.loadLibrary("native-lib");
  }

  @Override
  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
      super.onCreate(savedInstanceState);
      setContentView(R.layout.activity_main);

      // Example of a call to a native method
      TextView tv = (TextView) findViewById(R.id.sample_text);
      tv.setText(stringFromJNI());
  }

  /**
   * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
   * which is packaged with this application.
   */
  public native String stringFromJNI();
}

这里主要做了三步操作:
(a)使用 native 关键字声明了一个本地方法 stringFromJNI()。
(b)使用 loadLibrary() 方法载入我们编译生成的动态链接库，这里要注意，虽然我们生成的动态链接库名称为 libnative-lib.so，但是此处我们只需要写 native-lib，即就是我们在 CMakeLists.txt 文件中指定的名称，其中的lib前缀和 .so 后缀是系统为我们添加的。
(c)我们在布局文件中放了一个TextView，然后将函数返回的字符串放到了TextView中。

我们对比一下我们声明的native方法和最终我们的ndk帮我们生成的c++代码的函数名:

// 我们声明的 native 方法名
public native String stringFromJNI();

// NDK自动生成的方法名
Java_qu_androidndk_MainActivity_stringFromJNI

可以看出 NDK 生成的方法名是以 Java_包名_类名_方法名的形式，最后可以把已经生成的动态链接库，即 .so 文件拿出来共其他项目调用就可以了，生成目录在 <项目目录>\app\build\intermediates\cmake\debug\obj\...

参考NDK开发初探

  • Email 250533855@qq.com
  • Home https://rockycoder.cn
  • GitHub https://github.com/RockyQu

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