Android開發(fā)實(shí)踐：如何設(shè)置NDK的編譯選項(xiàng)

本文是我的《Android NDK開發(fā)》系列的又一篇文章，上篇文章中，我分享了一個(gè)可以自動(dòng)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 開發(fā)工程框架，本文則主要探究幾個(gè)主要的 NDK 編譯選項(xiàng)的配置，其中包括：APP_ABI、LOCAL_LDLIBS、LOCAL_CFLAGS、APP_STL 這幾項(xiàng)，讓你從此不再對(duì) NDK 的編譯參數(shù)望而生卻。

1. 概述 

首先回顧一下 Android NDK 開發(fā)中，Android.mk 和 Application.mk 各自的職責(zé)。

Android.mk，負(fù)責(zé)配置如下內(nèi)容：

（1） 模塊名（LOCAL_MODULE）

（2） 需要編譯的源文件（LOCAL_SRC_FILES）

（3） 依賴的第三方庫（LOCAL_STATIC_LIBRARIES，LOCAL_SHARED_LIBRARIES）

（4） 編譯/鏈接選項(xiàng)（LOCAL_LDLIBS、LOCAL_CFLAGS）

Application.mk，負(fù)責(zé)配置如下內(nèi)容：

（1） 目標(biāo)平臺(tái)的ABI類型（默認(rèn)值：armeabi）（APP_ABI）

（2） Toolchains（默認(rèn)值：GCC 4.8）

（3） C++標(biāo)準(zhǔn)庫類型（默認(rèn)值：system）（APP_STL）

（4） release/debug模式（默認(rèn)值：release）

由此我們可以看到，本文所涉及的編譯選項(xiàng)在Android.mk和Application.mk中均有出現(xiàn)，下面我們將一個(gè)個(gè)詳細(xì)介紹。

2. APP_ABI

ABI全稱是：Application binary interface，即：應(yīng)用程序二進(jìn)制接口，它定義了一套規(guī)則，允許編譯好的二進(jìn)制目標(biāo)代碼在所有兼容該ABI的操作系統(tǒng)和硬件平臺(tái)中無需改動(dòng)就能運(yùn)行。（具體的定義請(qǐng)參考 百度百科 或者 維基百科 ）

由上述定義可以判斷，ABI定義了規(guī)則，而具體的實(shí)現(xiàn)則是由編譯器、CPU、操作系統(tǒng)共同來完成的。不同的CPU芯片（如：ARM、Intel x86、MIPS）支持不同的ABI架構(gòu)，常見的ABI類型包括：armeabi，armeabi-v7a，x86，x86_64，mips，mips64，arm64-v8a等。

這就是為什么我們編譯出來的可以運(yùn)行于Windows的二進(jìn)制程序不能運(yùn)行于Mac OS/Linux/Android平臺(tái)了，因?yàn)镃PU芯片和操作系統(tǒng)均不相同，支持的ABI類型也不一樣，因此無法識(shí)別對(duì)方的二進(jìn)制程序。

而我們所說的“交叉編譯”的核心原理也跟這些密切相關(guān)，交叉編譯，就是使用交叉編譯工具，在一個(gè)平臺(tái)上編譯生成另一個(gè)平臺(tái)上的二進(jìn)制可執(zhí)行程序，為什么可以做到？因?yàn)榻徊婢幾g工具實(shí)現(xiàn)了另一個(gè)平臺(tái)所定義的ABI規(guī)則。我們?cè)赪indows/Linux平臺(tái)使用Android NDK交叉編譯工具來編譯出Android平臺(tái)的庫也是這個(gè)道理。

這里給出最新 Android NDK 所支持的ABI類型及區(qū)別：

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

APP_ABI := armeabi-v7a //只編譯armeabi-v7a版本

APP_ABI := armeabi armeabi-v7a //同時(shí)編譯armeabi，armeabi-v7a版本

APP_ABI := all //編譯所有版本

3. LOCAL_LDLIBS

Android NDK 除了提供了Bionic libc庫，還提供了一些其他的庫，可以在 Android.mk 文件中通過如下方式添加依賴：

LOCAL_LDLIBS := -lfoo

其中，如下幾個(gè)庫在 Android NDK 編譯時(shí)就默認(rèn)鏈接了，不需要額外添加在 LOCAL_LDLIBS 中：

（1） Bionic libc庫

（2） pthread庫（-lpthread）

（3） math（-lmath）

（4） C++ support library (-lstdc++)

下面我列了一個(gè)表，給出了可以添加到“LOCAL_LDLIBS”中的不同版本的Android NDK所支持的庫：

4. LOCAL_CFLAGS

我們可以在 Android.mk 文件中設(shè)置 LOCAL_CFLAGS 來為編譯源代碼添加額外的編譯選項(xiàng)，由于NDK實(shí)際上也是調(diào)用GCC命令來完成編譯和鏈接的，因此，LOCAL_CFLAGS 的可選參數(shù)配置大家可以參考GCC的官方文檔，鏈接如下：

《GCC 4.8.4 Manual》

《GCC Command Options》

下面是我總結(jié)的一些常用的CFLAGS編譯選項(xiàng)：

（1）通用的編譯選項(xiàng)

-O2  編譯優(yōu)化選項(xiàng)，一般選擇O2，兼顧了優(yōu)化程度與目標(biāo)大小

-Wall  打開所有編譯過程中的Warning

-fPIC  編譯位置無關(guān)的代碼，一般用于編譯動(dòng)態(tài)庫

-shared 編譯動(dòng)態(tài)庫

-fopenmp 打開多核并行計(jì)算，

-Idir 配置頭文件搜索路徑，如果有多個(gè)-I選項(xiàng)，則路徑的搜索先后順序是從左到右的，即在前面的路徑會(huì)被選搜索

-nostdinc 該選項(xiàng)指示不要標(biāo)準(zhǔn)路徑下的搜索頭文件，而只搜索-I選項(xiàng)指定的路徑和當(dāng)前路徑。

--sysroot=dir 用dir作為頭文件和庫文件的邏輯根目錄，例如，正常情況下，如果編譯器在/usr/include搜索頭文件，在/usr/lib下搜索庫文件，它將用dir/usr/include和dir/usr/lib替代原來的相應(yīng)路徑。

-llibrary 查找名為library的庫進(jìn)行鏈接

-Ldir 增加-l選項(xiàng)指定的庫文件的搜索路徑，即編譯器會(huì)到dir路徑下搜索-l指定的庫文件。

-nostdlib 該選項(xiàng)指示鏈接的時(shí)候不要使用標(biāo)準(zhǔn)路徑下的庫文件

（2） ARM平臺(tái)相關(guān)的編譯選項(xiàng)

-marm -mthumb 二選一，指定編譯thumb指令集還是arm指令集

-march=name  指定特定的ARM架構(gòu)，常用的包括：-march=armv6， -march=armv7-a

-mfpu=name   給出目標(biāo)平臺(tái)的浮點(diǎn)運(yùn)算處理器類型，常用的包括：-mfpu=neon，-mfpu=vfpv3-d16

-mfloat-abi=name 給出目標(biāo)平臺(tái)的浮點(diǎn)預(yù)算ABI，支持的參數(shù)包括：“soft”, “softfp” and “hard”

5. APP_STL

從Android NDK r5 開始支持 STL 了，只需要在 Application.mk 文件中添加對(duì) APP_STL 的定義即可：

APP_STL := gnustl_static

默認(rèn)情況下，system 庫只支持部分 STL 的功能，不支持C++異常，不支持RTTI，不過，NDK 集成了一系列其他的C++運(yùn)行時(shí)庫，可以提供這些功能，這些庫的特性如下所示：

我們可以通過修改 Application.mk文件中的 APP_STL 來配置到底選擇使用哪一種C++支持庫：

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. 小結(jié)

關(guān)于如何設(shè)置NDK的編譯選項(xiàng)就介紹到這兒了，有任何疑問，歡迎留言或者來信lujun.hust@gmail.com交流，也可以關(guān)注我的新浪微博 @盧_俊 或者微信公眾號(hào) @Jhuster 獲取最新的文章和資訊。