Android NDK編譯選項設定
阿新 • • 發佈：2019-01-07
在Android NDK開發中，有兩個重要的檔案：Android.mk和Application.mk，各盡其責，指導編譯器如何編譯程式，並決定編譯結果是什麼。本文將詳細說明幾個常見的NDK選項的配置，幫助大家理解相應的配置選項。
一、Application.mk
Application.mk實際上是輕量級Makefile，通常在$PROJECT/jni目錄下，用於配置所有modules的編譯變數，例子如下：
APP_ABI := armeabi arm64-v8a x86_64 x86 armeabi-v7a
NDK_TOOLCHAIN_VERSION := clang3.5
APP_STL := stlport_static
APP_OPTIM：= debuge
1、APP_ABI（目標平臺ABI型別）
NDK編譯中，APP_ABI預設選擇armeabi ABI，可通過設定APP_ABI設定一個或者多個ABI，表一為不同的APP_ABI所對應的指令集。
| Instrunction set | Value |
| ARMv5TE based CPU | APP_ABI := armeabi |
| ARMv7 based CPU | APP_ABI := armeabi-v7a |
| ARMv8 AArch64 | APP_ABI := arm64-v8a |
| IA-32 | APP_ABI := x86 |
| Intel64 | APP_ABI := x86_64 |
| MIPS32 | APP_ABI := mips |
| MIPS64(r6) | APP_ABI := mips64 |
| All supported instruction sets | APP_ABI := all |
在開發時可根據需求選擇APP_ABI，對於ABI的選擇需要考慮到效率和APK大小。由於armeabi-v7a指令集相容armeabi；市面上的x86手機為了相容性，基本都使用libhoudini模組，相容arm指令集；64位機型預設支援32位abi的so，因此在對大小要求比較高的情況下，可以只選擇市面上裝置基本相容的armeabi ABI，如果對效能有些許要求，可以再新增x86 ABI。
2、 NDK_TOOLCHAIN_VERSION（編譯器型別、版本）
預設採用的是GCC編譯器，對於GCC版本的選擇與NDK版本有關係，本人使用的是NDK R12，在64位ABI預設是GCC 4.9，32位ABI預設是GCC 4.8，當然也可以像上面例子中給出的設定一樣，設定clang編譯器。
3、 APP_STL（執行庫型別）
Android NDK 預設使用的是最小支援的C++執行庫，如果你需要你的NDK程式中使用STL，則可以設定APP_STL := stlport_static，APP_STL有表二中的幾種取值。
| Name | Explanation |
| system(default) | 系統預設的C++執行庫 |
| stlport_static | 以靜態連結方式使用的sttport版本的STL |
| stlport_shared | 以動態連結方式使用的sttport版本的STL |
| gnustl_static | 以靜態連結方式使用的gnustl版本的STL |
| gnustl_shared | 以動態連結方式使用的gnustl版本的STL |
| gabi++_static | 以靜態連結方式使用的gabi++ |
| gabi++_shared | 以動態連結方式使用的gabi++ |
| c++_static | 以靜態連結方式使用的LLVM libc++ |
| c++_shared | 以動態連結方式使用的LLVM libc++ |
若APK中有多個SO檔案用到STL，建議都使用動態方式連結STL，這樣可以減小整個APK檔案大小。
另外需要注意的是官方提供的NDK執行庫除了預設的以外都支援RTTI和異常，然而預設是禁用的，將在下面的Android.mk中說明如何開啟。
4、APP_OPTIM（編譯模式）
“release”模式為預設的，生成的是優化後的二進位制；也可以設定為“debug”模式，“debug”模式生成的是未優化二進位制，提供很多BUG資訊，便於除錯和分析。
還有其他配置選項，有興趣可以檢視Application.mk官方文件。
二、Android.mk
Android.mk也是一個輕量級的Makefile，其將C/C++原始碼組織到一個個module中，module可以是靜態庫、共享庫或者獨立的可執行檔案， 一個Android.mk檔案可以有一個，也可以是多個module，modules之間也可以有依賴關係。
1、基本概念
Android.mk中包括NDK提供的巨集、變數以及模組描述變數，這些巨集、變數以及變數的賦值共同組成了Android.mk檔案，其在NDK編譯中各盡其責，指導著NDK的編譯。
巨集：包括my-dir、all-subdir-makefiles等，通過‘$(call <function>)’來呼叫，返回文字資訊。
變數：包括CLEAR_VARS、BUILD_SHARED_LIBRARY、TARGET_ARCH等，由NDK編譯系統提供，並且在Android.mk檔案被解析前就已經存在。Android.mk檔案有可能被多次解析，因此每次解析時這些變數的值都有可能不同。
模組描述變數：Module-description，包括LOCAL_PATH、LOCAL_MODULE、LOCAL_SRC_FILES等LOCAL_字首變數，這些變數除LOCAL_PATH外，均填寫在語句include $(CLEAR_VARS)和include $(BUILD_XXX)之間。
其他Android.mk配置可以檢視Android.mk官方文件。
2、基礎
在Android.mk中包括一些很基礎的變數，下面的栗子包括了基礎的變數，本人將詳細說明。
LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := hello-jni
LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
LOCAL_PATH（當前目錄）
LOCAL_PATH為模組描述變數，一個Android.mk必須定義LOCAL_PATH，用於定位原始檔，在本例中，使用的是編譯系統提供的巨集“my-dir”（“my-dir”返回最近一次包括Makefile檔案路徑，通常為當前Android.mk所在目錄），用於返回當前目錄。
此變數不會被CLEAR_VARS清除，所以每個Android.mk檔案只需要定義一次就可以了。
CLEAR_VARS（變數清除）
CLEAR_VARS變數由編譯系統提供，顧名思義，作用是清除模組變數（在include $(CLEAR_VARS)和include $(BUILD_XXX)之間的LOCAL_XXX模組變數），當然LOCAL_PATH除外。由於所有的編譯控制檔案都是單一的GNU Make可執行上下文環境中解析，而這個上下文環境中所有的變數都是全域性的，所以編譯module前需要清理相應變數。
LOCAL_MODULE（module名稱）
LOCAL_MODULE是Android.mk檔案中module的唯一標識，這個名字必須是唯一的，且中間不能有空格。在預設情況下，它決定了生成的檔名，如“hello-jni”對應的動態庫名稱為libhello-jni.so，然而要索引它時，需要“hello-jni”即可，也可以通過變數LOCAL_MODULE_FILENAME來覆蓋這個預設名稱。
LOCAL_SRC_FILES （原始碼檔案）
LOCAL_SRC_FILES 變數包括C/C++原始檔列表，這些原始檔會被編譯到一個module中，不過也不必列出標頭檔案和包括檔案，編譯系統會自動為你找打所有需要的依賴關係。值得注意的是linux下路徑使用順斜槓（/）。
BUILD_SHARED_LIBRARY（動態庫編譯）
BUILD_SHARED_LIBRARY是編譯器提供的變數，表示編譯成動態庫，它指向一個GNU Makefile指令碼，這個指令碼收集從include $(CLEAR_VARS)後所有的LOCAL_XXX變數中定義的所有資訊，決定編譯什麼以及怎麼編譯。
還有BUILD_STATIC_LIBRARY，和BUILD_SHARED_LIBRARY類似，表示編譯成靜態庫，靜態庫不會被拷貝到APK中。
PREBUILT_SHARED_LIBRARY（預編譯）
指向一個編譯指令碼，用來指定一個預編譯動態庫.使用此變數時，不像BUILD_SHARED_LIBRARY和BUILD_STATIC_LIBRARY那樣，LOCAL_SRC_FILES的值必須是隻能有一個指向預編譯動態庫的路徑，如foo/libfoo.so，而不是原始檔。如下栗子。
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE := test
LOCAL_SRC_FILES := lib/$(TARGET_ARCH_ABI)/libtest.so
include $(PREBUILT_SHARED_LIBRARY)
PREBUILD_STATIC_LIBRARY和PREBUILD_SHARED_LIBRARY一樣，只不過是用於引用靜態庫。
TARGET_ARCH_ABI（目標ABI名稱）
如表一所示，目標ABI名稱。若定義了多個ABI，則每次解析Android.mk時,值都不一樣，主要使用場景為根本不同的ABI定義不同的檔案等。
3、其他模組變數LOCAL_LDLIBS（連結庫）
用於額外連結選項，所有的庫都有“-l”字首。可同時列出多個庫，用空格隔開，例如：
LOCAL_LDLIBS := -llog -ldl
Android NDK預設連結了多個庫，不需要顯示的新增到LOCAL_LDLIBS中，包括 the standard C libraries，the standard C++ libraries，real-time extensions和 pthread庫。同時也提供了一些需要顯示新增的庫，這些庫版本有關係，如表三所示。
| Android level | Lib | Explanation |
| Android-3 |
-llog | Android Log |
| -lz | Zlib Compression Library | |
| -ldl | Dynamic Linker Library | |
| Android-4 | -lGLESv1_CM | OpenGL ES 1.x Library |
| Android-5 | -lGLESv2 | OpenGL ES 2.0 Library |
| Android-8 | -ljnigraphics | The jnigraphics Library |
| Android-9 |
-lEGL | The EGL graphics library |
| -lOpenSLES | Open ES native audio Library | |
| -landroid | Natice Android API | |
| Android-14 | -lOpenMAXAL | OpenMAX AL natice multimedia Library |
| Android-18 | -lGLESv3 | OpenGL ES 3.0 Library |
| Android-21 | -lGLESv3 | OpenGL ES 3.1 Library |
LOCAL_CFLAGS、LOCAL_CPPFLAGS和LOCAL_LDFLAGS（編譯、連結標誌）
LOCAL_CFLAGS定義的是在編譯C/C++時，傳遞給編譯器的標誌集合，LOCAL_CPPFLAGS只支援C++，作用也是傳遞給編譯器一些資訊，LOCAL_LDFLAGS是指傳遞給聯結器一些額外的引數。
在NDK開發中難免會用到這些標誌位，特別是在優化編譯時，下面的是本人在開發中遇到的編譯選項。
① LOCAL_CPPFLAGS += -fexceptions
由於NDK編譯從R5開始才支援C++異常控制，為了通用性，異常處理預設是禁用的（-fno-exceptions），因此需要在指定module中新增LOCAL_CPPFLAGS += -fexceptions編譯選項方可編譯帶異常處理的C++程式碼。也可以直接在Application.mk中配置APP_CPPFLAGS += -fexceptions。
② LOCAL_CPPFLAGS += -frtti
從NDK R5開始，NDK也開始支援C++ RTTI了，但為了通用性，所有的C++原始檔被構建的時候預設是不支援RTTI的（-fno-rtti），可以通過在Android.mk中新增：LOCAL_CPPFLAGS += -frtti或者在Application.mk新增APP_CPPFLAGS += -frtti來開啟RTTI。
③ LOCAL_CFLAGS += -fvisibility=hidden
在NDK開發中，原始檔的函式都有一個預設的visibility屬性為public，編譯生成的so檔案中幾乎所有的函式名、全域性變數名均被匯出，其實只需要匯出java_com開頭的jni函式即可，其他函式不需要暴露出來，在Android.mk中設定LOCAL_CFLAGS += -fvisibility=hidden，就可以隱藏不需要匯出的函式，若某個函式需要匯出，則新增JNIEXPORT或者__attribute__ ((visibility ("default")))即可。
除了安全，不匯出不必要的函式外，還能減小so體積。
④ LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections
不新增此引數時，編譯檔案.o中程式碼部分只有.text段，使用此引數，會使每個函式單獨有一個段，舉個栗子，函式func1()會編譯成.text.func1段，雖然段多了，但對連結後代碼大小並沒有影響。
⑤ LOCAL_CFLAGS += -fdata-sections
同上，每個data都有一個單獨的段。
⑥ LOCAL_LDFLAGS += -Wl --gc-sections
-Wl,<option>選項是告訴編譯器，將後面選項<option>傳遞給聯結器，-Wl,--gc-sections的意思是使用聯結器ld連結時刪除不用的段。若使用LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections，則程式碼和資料均被分割成不同的段，若某個函式或資料未被任何函式呼叫，則ld不會連結未被呼叫的函式，從而減小so檔案體積，達到優化so的目的。
⑦ LOCAL_LDFLAGS += -fPIC
PIC(position independent code)用於編譯位置無關程式碼，生成可用於共享庫的位置獨立程式碼。若不新增-fPIC，則載入.so檔案的程式碼段時，程式碼段引用的資料物件需要重定位，重定位會修改程式碼段內容，這樣就導致沒使用這個.so，程式碼段的程序在核心中就會生成這個檔案的拷貝。
⑧ LOCAL_LDFLAGS += -Wall
這個的意思是wring all 意思在編譯和連結過程中顯示所有警告資訊。
⑨其他
若需要了解其他編譯標誌，可以檢視GCC Command Options 文件。