使用 ndk-build 进行 NDK 开发原理

前言

上一篇文章我给大家介绍了如何在Linux下进行Android程序的交叉编译(Linux/Mac 交叉编译 Android 程序)。 这种方式比较原始，技术门槛稍高，对之前没有做过嵌入式开发的同学来说难度还是蛮大的。

为了解决这个问题，Google 提供了一系列脚本工具，以方便大家做 Android NDK方面的开发，其中最重要的是 ndk-build 脚本。有了这些脚本，开发者就不必再定义各种环境变量，只需要提供两个 Makefile 片段指明要编译哪些C/C++文件，生成哪个目标环境的程序就好了。 ndk-build脚本工具会自动检测各种环境变量、目标环境编译器等，最终完成交叉编译。

NDK-BUILD做了哪些事？

先让我们来看一下 ndk-build 吧。通过查看ndk-build源码我们可以看到，它执行的是类似于 $GNUMAKE -f <ndk>/build/core/build-local.mk <parameters> 这样的命令，实际就是自动检测并设置环境变量。我执行 ndk-build NDK_LOG=1 命令，会看到下面的信息：

Android NDK: NDK installation path auto-detected: 
Android NDK: GNU Make version 3.81 detected
Android NDK: Host OS was auto-detected: darwin
Android NDK: Host operating system detected: darwin
Android NDK: Host CPU was auto-detected: x86
Android NDK: HOST_TAG set to darwin-x86
Android NDK: Host tools prebuilt directory: 
#这里检测到编译器地址
~/Library/Android/sdk/ndk-bundle/prebuilt/darwin-x86_64/bin 
Android NDK: Found platform root directory: 
#这里检测到 platforms 目录地址 
~/Library/Android/sdk/ndk-bundle/platforms 
#下面列出了所有支持的 platform
Android NDK: Found supported platforms: android-12 android-13 android-14 android-15 android-16 android-17 android-18 android-19 android-21 android-22 android-23 android-24 android-26 android-9 
#列出支持的目标环境 
Android NDK: PLATFORM android-12 supports: arm mips x86 
#下面是每个目标环境的的环境树
Android NDK:   ABI arm sysroot is: /Users/lichao/Library/Android/sdk/ndk-bundle/platforms/android-12/arch-arm
Android NDK:   ABI mips sysroot is: /Users/lichao/Library/Android/sdk/ndk-bundle/platforms/android-12/arch-mips
Android NDK:   ABI x86 sysroot is: /Users/lichao/Library/Android/sdk/ndk-bundle/platforms/android-12/arch-x86 

通过上面的分析我们应该已经很清楚 ndk-build 主要作什么事情了。既然 Google已经给我们提供了这么方便的交叉编译工具，那作为开发者我们还需要做哪些事情呢？
作为开发者的我们还需要做下面两件事儿：

1. 编写 C/C++ 代码。

• 编写 Android.mk 和 Application.mk 两个 Makefile 片段。

Android.mk 与 Application.mk

下面我们就来看一下两个Makefile片段 Android.mk 和 Application.mk 是做什么用的。

1. Android.mk： 目的是用于向构建系统描述源文件和共享库，它位于 $PROJECT/ni/目录中。

• Application.mk： 目的是描述在你的应用程序中所需要的模块(即静态库或动态库)，它也位于 $PROJECT/jni/ 目录中。

下面我们分别来详细的介绍一下它们。

Android.mk

首先我们先来看一下 Android.mk的例子：

LOCAL_PATH       :=  $(call my-dir)
include              $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE     :=  hello_jni
LOCAL_SRC_FILES  :=  hello_jni.c
include              $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

下面我们来分别解释一下每行语句的作用：

LOCAL_PATH

>>在Android.mk中必须首先定义 LOCAL_PATH 变量，此变量表示源文件在开发树中的位置。构建系统提供的宏函数 my-dir 将返回当前目录（包含 Android.mk 文件本身的目录）的路径。

>```
CLEAR_VARS 

CLEAR_VARS 变量指向特殊 GNU Makefile，可为您清除许多 LOCAL_XXX 变量，例如 LOCAL_MODULE、LOCAL_SRC_FILES 和 LOCAL_STATIC_LIBRARIES。 请注意，它不会清除 LOCAL_PATH。此变量必须保留其值，因为系统在单一 GNU Make 执行环境（其中所有变量都是全局的）中解析所有构建控制文件。 在描述每个模块之前，必须声明（重新声明）此变量。

LOCAL_MODULE

>> LOCAL_MODULE 变量将存储您要构建的模块的名称

>```
LOCAL_SRC_FILES

LOCAL_SRC_FILES 枚举源文件，以空格分隔多个文件。LOCAL_SRC_FILES 变量必须包含要构建到模块中的 C 和/或 C++ 源文件列表。

BUILD_SHARED_LIBRARY

>> 这一行帮助系统将所有内容连接到一起。


### Application.mk
我们再来看一下Application.mk的例子：

APP_PLATFORM := android-9
APP_STL := gnustl_static
APP_CFLAGS := -Wno-error=format-security
APP_ABI := armeabi armeabi-v7a arm64-v8a
APP_OPTION := release

下面我们分别解释一下每行的作用：
>```
APP_PLATFORM

此变量包含目标 Android 平台的名称。NDK API 级别与 Android 版本对照表如下：

| NDK 支持的 API 级别 | Android 版本 |

| :---------------------------: | :--------------------: |
|9| 2.3 到 3.0.x|
|12| 3.1.x|
|13| 3.2|
|14| 4.0 到 4.0.2|
|15| 4.0.3 和 4.0.4|
|16| 4.1 和 4.1.1|
|17| 4.2 和 4.2.2|
|18| 4.3|
|19| 4.4|
|21| 4.4W 和 5.0|

APP_STL

>>默认情况下，NDK 构建系统为 Android 系统提供的最小 C++ 运行时库 (system/lib/libstdc++.so) 。 该指令可以让您在自己的应用中使用或链接的替代 C++ 实现。

>```
APP_CFLAGS

构建系统在仅构建 C++ 源文件时传递到编译器的一组 C++ 编译器标志。

APP_ABI

>> 您可以使用 APP_ABI 选择编译出不同的 ABI 目标环境代码。

>```
APP_OPTION

可定义变量为 release 或 debug。在构建应用的模块时可使用它来更改优化级别。

小结

通过上面的分析，我们可以知道 Google 为了开发者更容易的开发 NDK程序，给我们提供了一套交叉编译的工具，大大降低了我们开发NDK程序的难度。
另外我们也学习了一下如何编写 Android.mk 和 Application.mk 及其语法。

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