谈谈 Android NDK 编译选项设置

在 Android NDK 开发中，有两个重要的文件： Android.mk 和 Application.mk ，各尽其责，指导编译器如何编译程序，并决定编译结果是什么。本文将详细说明几个常见的 NDK 选项的配置，帮助大家理解相应的配置选项。

V2EX格式编辑起来比较累，大家可以查看原文链接 http://crash.163.com/#news/!newsId=24

 一、 Application.mk

   Application.mk 实际上是轻量级 Makefile ，通常在$PROJECT/jni 目录下，用于配置所有 modules 的编译变量，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 （目标平台 ABI 类型）

   NDK 编译中， APP_ABI 默认选择 armeabi ABI ，可通过设置 APP_ABI 设置一个或者多个 ABI ，表一为不同的 APP_ABI 所对应的指令集。  

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 表一： ABI 类型

   在开发时可根据需求选择 APP_ABI ，对于 ABI 的选择需要考虑到效率和 APK 大小。由于 armeabi-v7a 指令集兼容 armeabi ；市面上的 x86 手机为了兼容性，基本都使用 libhoudini 模块，兼容 arm 指令集； 64 位机型默认支持 32 位 abi 的 so ，因此在对大小要求比较高的情况下，可以只选择市面上设备基本兼容的 armeabi ABI ，如果对性能有些许要求，可以再添加 x86 ABI 。

  2 、 NDK_TOOLCHAIN_VERSION （编译器类型、版本）

   默认采用的是 GCC 编译器，对于 GCC 版本的选择与 NDK 版本有关系，本人使用的是 NDK R12 ，在 64 位 ABI 默认是 GCC 4.9 ， 32 位 ABI 默认是 GCC 4.8 ，当然也可以像上面例子中给出的设置一样，设置 clang 编译器。

  3 、 APP_STL （运行库类型）

   Android NDK 默认使用的是最小支持的 C++运行库，如果你需要你的 NDK 程序中使用 STL ，则可以设置 APP_STL := stlport_static ， APP_STL 有表二中的几种取值。

Name Explanation system(default) 系统默认的 C++运行库 stlport_static 以静态链接方式使用的 sttport 版本的 STL stlport_shared 以动态链接方式使用的 sttport 版本的 STL gnustl_static 以静态链接方式使用的 gnustl 版本的 STL gnustl_shared 以动态链接方式使用的 gnustl 版本的 STL gabi++_static 以静态链接方式使用的 gabi++ gabi++_shared 以动态链接方式使用的 gabi++ c++_static 以静态链接方式使用的 LLVM libc++ c++_shared 以动态链接方式使用的 LLVM libc++表二： NDK 运行库

   若 APK 中有多个 SO 文件用到 STL ，建议都使用动态方式链接 STL ，这样可以减小整个 APK 文件大小。

另外需要注意的是官方提供的 NDK 运行库除了默认的以外都支持 RTTI 和异常，然而默认是禁用的，将在下面的 Android.mk 中说明如何开启。

  4 、 APP_OPTIM （编译模式）

   “ release ”模式为默认的，生成的是优化后的二进制；也可以设置为“ debug ”模式，“ debug ”模式生成的是未优化二进制，提供很多 BUG 信息，便于调试和分析。

还有其他配置选项，有兴趣可以查看 Application.mk 官方文档。

 二、 Android.mk

   Android.mk 也是一个轻量级的 Makefile ，其将 C/C++源码组织到一个个 module 中， module 可以是静态库、共享库或者独立的可执行文件， 一个 Android.mk 文件可以有一个，也可以是多个 module ， modules 之间也可以有依赖关系。

  1 、基本概念

   Android.mk 中包括 NDK 提供的宏、变量以及模块描述变量，这些宏、变量以及变量的赋值共同组成了 Android.mk 文件，其在 NDK 编译中各尽其责，指导着 NDK 的编译。
  宏：包括 my-dir 、 all-subdir-makefiles 等，通过‘$(call <function>)’来调用，返回文本信息。
  变量：包括 CLEAR_VARS 、 BUILD_SHARED_LIBRARY 、 TARGET_ARCH 等，由 NDK 编译系统提供，并且在 Android.mk 文件被解析前就已经存在。 Android.mk 文件有可能被多次解析，因此每次解析时这些变量的值都有可能不同。
  模块描述变量： Module-description ，包括 LOCAL_PATH 、 LOCAL_MODULE 、 LOCAL_SRC_FILES 等 LOCAL_前缀变量，这些变量除 LOCAL_PATH 外，均填写在语句 include $(CLEAR_VARS)和 include $(BUILD_XXX)之间。

其他 Android.mk 配置可以查看 Android.mk 官方文档。

  2 、基础

  在 Android.mk 中包括一些很基础的变量，下面的栗子包括了基础的变量，本人将详细说明。

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

   LOCAL_PATH （当前目录） 
   LOCAL_PATH 为模块描述变量，一个 Android.mk 必须定义 LOCAL_PATH ，用于定位源文件，在本例中，使用的是编译系统提供的宏“ my-dir ”（“ my-dir ”返回最近一次包括 Makefile 文件路径，通常为当前 Android.mk 所在目录），用于返回当前目录。

此变量不会被 CLEAR_VARS 清除，所以每个 Android.mk 文件只需要定义一次就可以了。

   CLEAR_VARS （变量清除）
   CLEAR_VARS 变量由编译系统提供，顾名思义，作用是清除模块变量（在 include $(CLEAR_VARS)和 include $(BUILD_XXX)之间的 LOCAL_XXX 模块变量），当然 LOCAL_PATH 除外。由于所有的编译控制文件都是单一的 GNU Make 可执行上下文环境中解析，而这个上下文环境中所有的变量都是全局的，所以编译 module 前需要清理相应变量。

   LOCAL_MODULE （ module 名称）
   LOCAL_MODULE 是 Android.mk 文件中 module 的唯一标识，这个名字必须是唯一的，且中间不能有空格。在默认情况下，它决定了生成的文件名，如“ hello-jni ”对应的动态库名称为 libhello-jni.so ，然而要索引它时，需要“ hello-jni ”即可，也可以通过变量 LOCAL_MODULE_FILENAME 来覆盖这个默认名称。

   LOCAL_SRC_FILES （源码文件）
   LOCAL_SRC_FILES 变量包括 C/C++源文件列表，这些源文件会被编译到一个 module 中，不过也不必列出头文件和包括文件，编译系统会自动为你找打所有需要的依赖关系。值得注意的是 linux 下路径使用顺斜杠（/）。

   BUILD_SHARED_LIBRARY （动态库编译）
   BUILD_SHARED_LIBRARY 是编译器提供的变量，表示编译成动态库，它指向一个 GNU Makefile 脚本，这个脚本收集从 include $(CLEAR_VARS)后所有的 LOCAL_XXX 变量中定义的所有信息，决定编译什么以及怎么编译。

还有 BUILD_STATIC_LIBRARY ，和 BUILD_SHARED_LIBRARY 类似，表示编译成静态库，静态库不会被拷贝到 APK 中。

   PREBUILT_SHARED_LIBRARY （预编译）
   指向一个编译脚本，用来指定一个预编译动态库.使用此变量时，不像 BUILD_SHARED_LIBRARY 和 BUILD_STATIC_LIBRARY 那样， LOCAL_SRC_FILES 的值必须是只能有一个指向预编译动态库的路径，如 foo/libfoo.so ，而不是源文件。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 一样，只不过是用于引用静态库。

  TARGET_ARCH_ABI （目标 ABI 名称）
  如表一所示，目标 ABI 名称。若定义了多个 ABI ，则每次解析 Android.mk 时,值都不一样，主要使用场景为根本不同的 ABI 定义不同的文件等。

  3 、其他模块变量 LOCAL_LDLIBS （链接库）

  用于额外链接选项，所有的库都有“-l ”前缀。可同时列出多个库，用空格隔开，例如：

LOCAL_LDLIBS := -llog -ldl

  Android NDK 默认链接了多个库，不需要显示的添加到 LOCAL_LDLIBS 中，包括 the standard C libraries ， the standard C++ libraries ， real-time extensions 和 pthread 库。同时也提供了一些需要显示添加的库，这些库版本有关系，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 表三：链接库

    LOCAL_CFLAGS 、 LOCAL_CPPFLAGS 和 LOCAL_LDFLAGS （编译、链接标志）

    LOCAL_CFLAGS 定义的是在编译 C/C++时，传递给编译器的标志集合， LOCAL_CPPFLAGS 只支持 C++，作用也是传递给编译器一些信息， LOCAL_LDFLAGS 是指传递给连接器一些额外的参数。

在 NDK 开发中难免会用到这些标志位，特别是在优化编译时，下面的是本人在开发中遇到的编译选项。

   ① LOCAL_CPPFLAGS += -fexceptions
   由于 NDK 编译从 R5 开始才支持 C++异常控制，为了通用性，异常处理默认是禁用的（-fno-exceptions ），因此需要在指定 module 中添加 LOCAL_CPPFLAGS += -fexceptions 编译选项方可编译带异常处理的 C++代码。也可以直接在 Application.mk 中配置 APP_CPPFLAGS += -fexceptions 。

   ② LOCAL_CPPFLAGS += -frtti
   从 NDK R5 开始， NDK 也开始支持 C++ RTTI 了，但为了通用性，所有的 C++源文件被构建的时候默认是不支持 RTTI 的（-fno-rtti ），可以通过在 Android.mk 中添加： LOCAL_CPPFLAGS += -frtti 或者在 Application.mk 添加 APP_CPPFLAGS += -frtti 来开启 RTTI 。

   ③ LOCAL_CFLAGS += -fvisibility=hidden
   在 NDK 开发中，源文件的函数都有一个默认的 visibility 属性为 public ，编译生成的 so 文件中几乎所有的函数名、全局变量名均被导出，其实只需要导出 java_com 开头的 jni 函数即可，其他函数不需要暴露出来，在 Android.mk 中设置 LOCAL_CFLAGS += -fvisibility=hidden ，就可以隐藏不需要导出的函数，若某个函数需要导出，则添加 JNIEXPORT 或者__attribute__ ((visibility ("default")))即可。

除了安全，不导出不必要的函数外，还能减小 so 体积。

   ④ LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections
   不添加此参数时，编译文件.o 中代码部分只有.text 段，使用此参数，会使每个函数单独有一个段，举个栗子，函数 func1()会编译成.text.func1 段，虽然段多了，但对链接后代码大小并没有影响。

   ⑤ LOCAL_CFLAGS += -fdata-sections
   同上，每个 data 都有一个单独的段。

   ⑥ LOCAL_LDFLAGS += -Wl --gc-sections
   -Wl,<option>选项是告诉编译器，将后面选项<option>传递给连接器，-Wl,--gc-sections 的意思是使用连接器 ld 链接时删除不用的段。若使用 LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections ，则代码和数据均被分割成不同的段，若某个函数或数据未被任何函数调用，则 ld 不会链接未被调用的函数，从而减小 so 文件体积，达到优化 so 的目的。

   ⑦ LOCAL_LDFLAGS += -fPIC
   PIC(position independent code)用于编译位置无关代码，生成可用于共享库的位置独立代码。若不添加-fPIC ，则加载.so 文件的代码段时，代码段引用的数据对象需要重定位，重定位会修改代码段内容，这样就导致没使用这个.so ，代码段的进程在内核中就会生成这个文件的拷贝。

   ⑧ LOCAL_LDFLAGS += -Wall 
   这个的意思是 wring all 意思在编译和链接过程中显示所有警告信息。

   ⑨其他
   若需要了解其他编译标志，可以查看 GCC Command Options 文档。