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Android开发实践:如何设置NDK的编译选项

本文是我的 《Android NDK开发》 系列的又一篇文章,上篇文章中,我分享了一个可以自动添加源文件列表的 Android.mk 示例模板,方便大家快速地搭建起完整的 NDK 开发工程框架,本文则主要探究几个主要的 NDK 编译选项的配置,其中包括:APP_ABI、LOCAL_LDLIBS、LOCAL_CFLAGS、APP_STL 这几项,让你从此不再对 NDK 的编译参数望而生却。

1. 概述

首先回顾一下 Android NDK 开发中,Android.mk 和 Application.mk 各自的职责。

Android.mk,负责配置如下内容:

(1) 模块名(LOCAL_MODULE)

(2) 需要编译的源文件(LOCAL_SRC_FILES)

(3) 依赖的第三方库(LOCAL_STATIC_LIBRARIES,LOCAL_SHARED_LIBRARIES)

(4) 编译/链接选项(LOCAL_LDLIBS、LOCAL_CFLAGS)

Application.mk,负责配置如下内容:

(1) 目标平台的ABI类型(默认值:armeabi)(APP_ABI)

(2) Toolchains(默认值:GCC 4.8)

(3) C++标准库类型(默认值:system)(APP_STL)

(4) release/debug模式(默认值:release)

由此我们可以看到,本文所涉及的编译选项在Android.mk和Application.mk中均有出现,下面我们将一个个详细介绍。

2. APP_ABI

ABI全称是:Application binary interface,即:应用程序二进制接口,它定义了一套规则,允许编译好的二进制目标代码在所有兼容该ABI的操作系统和硬件平台中无需改动就能运行。(具体的定义请参考 百度百科 或者  维基百科

由上述定义可以判断,ABI定义了规则,而具体的实现则是由编译器、CPU、操作系统共同来完成的。不同的CPU芯片(如:ARM、Intel x86、MIPS)支持不同的ABI架构,常见的ABI类型包括:armeabi,armeabi-v7a,x86,x86_64,mips,mips64,arm64-v8a等。

这就是为什么我们编译出来的可以运行于Windows的二进制程序不能运行于Mac OS/Linux/Android平台了,因为CPU芯片和操作系统均不相同,支持的ABI类型也不一样,因此无法识别对方的二进制程序。

而我们所说的“交叉编译”的核心原理也跟这些密切相关,交叉编译,就是使用交叉编译工具,在一个平台上编译生成另一个平台上的二进制可执行程序,为什么可以做到?因为交叉编译工具实现了另一个平台所定义的ABI规则。我们在Windows/Linux平台使用Android NDK交叉编译工具来编译出Android平台的库也是这个道理。

这里给出最新 Android NDK 所支持的ABI类型及区别:

Android开发实践:如何设置NDK的编译选项

那么,如何指定ABI类型呢?在 Application.mk 文件中添加一行即可:

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APP_ABI := armeabi-v7a  // 只编译armeabi-v7a版本
APP_ABI := armeabi armeabi-v7a  // 同时编译armeabi,armeabi-v7a版本
APP_ABI := all  // 编译所有版本

3. LOCAL_LDLIBS

Android NDK 除了提供了Bionic libc库,还提供了一些其他的库,可以在 Android.mk 文件中通过如下方式添加依赖:

LOCAL_LDLIBS := -lfoo

其中,如下几个库在 Android NDK 编译时就默认链接了,不需要额外添加在 LOCAL_LDLIBS 中:

(1) Bionic libc库

(2) pthread库(-lpthread)

(3) math(-lmath)

(4) C++ support library (-lstdc++)

下面我列了一个表,给出了可以添加到“LOCAL_LDLIBS”中的不同版本的Android NDK所支持的库:

Android开发实践:如何设置NDK的编译选项

4. LOCAL_CFLAGS

我们可以在 Android.mk 文件中设置 LOCAL_CFLAGS 来为编译源代码添加额外的编译选项,由于NDK实际上也是调用GCC命令来完成编译和链接的,因此,LOCAL_CFLAGS 的可选参数配置大家可以参考GCC的官方文档,链接如下:

《GCC 4.8.4 Manual》

《GCC Command Options》

下面是我总结的一些常用的CFLAGS编译选项:

(1)通用的编译选项

-O2  编译优化选项,一般选择O2,兼顾了优化程度与目标大小

-Wall  打开所有编译过程中的Warning

-fPIC  编译位置无关的代码,一般用于编译动态库

-shared 编译动态库

-fopenmp 打开多核并行计算,

-Idir 配置头文件搜索路径,如果有多个-I选项,则路径的搜索先后顺序是从左到右的,即在前面的路径会被选搜索

-nostdinc 该选项指示不要标准路径下的搜索头文件,而只搜索-I选项指定的路径和当前路径。

–sysroot=dir 用dir作为头文件和库文件的逻辑根目录,例如,正常情况下,如果编译器在/usr/include搜索头文件,在/usr/lib下搜索库文件,它将用dir/usr/include和dir/usr/lib替代原来的相应路径。

-llibrary 查找名为library的库进行链接

-Ldir 增加-l选项指定的库文件的搜索路径,即编译器会到dir路径下搜索-l指定的库文件。

-nostdlib 该选项指示链接的时候不要使用标准路径下的库文件

(2) ARM平台相关的编译选项

-marm -mthumb 二选一,指定编译thumb指令集还是arm指令集

-march=name  指定特定的ARM架构,常用的包括:-march=armv6, -march=armv7-a

-mfpu=name   给出目标平台的浮点运算处理器类型,常用的包括:-mfpu=neon,-mfpu=vfpv3-d16

-mfloat-abi=name 给出目标平台的浮点预算ABI,支持的参数包括:“soft”, “softfp” and “hard”

5. APP_STL

从Android NDK r5 开始支持 STL 了,只需要在 Application.mk 文件中添加对 APP_STL 的定义即可:

APP_STL := gnustl_static

默认情况下,system 库只支持部分 STL 的功能,不支持C++异常,不支持RTTI,不过,NDK 集成了一系列其他的C++运行时库,可以提供这些功能,这些库的特性如下所示:

Android开发实践:如何设置NDK的编译选项

我们可以通过修改 Application.mk文件中的 APP_STL 来配置到底选择使用哪一种C++支持库:

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system         -> Use the default minimal system C++ runtime library.   gabi++_static  -> Use the GAbi++ runtime as a static library.   gabi++_shared  -> Use the GAbi++ runtime as a shared library.   stlport_static  -> Use the STLport runtime as a static library.   stlport_shared  -> Use the STLport runtime as a shared library.   gnustl_static   -> Use the GNU STL as a static library.   gnustl_shared   -> Use the GNU STL as a shared library.

6. 小结

关于如何设置NDK的编译选项就介绍到这儿了,有任何疑问,欢迎留言或者来信lujun.hust@gmail.com交流,也可以关注我的新浪微博@卢_俊或者微信公众号 @Jhuster 获取最新的文章和资讯。

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