android NDK 使用方法及說明

本文轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_86fe5b4401017gtq.html
一   爲什麼使用NDK
1.代碼的保護。由於apk的java層代碼很容易被反編譯,而C/C++庫反匯難度較大。

2.可以方便地使用現存的開源庫。大部分現存的開源庫都是用C/C++代碼編寫的。
3.提高程序的執行效率。將要求高性能的應用邏輯使用C開發,從而提高應用程序的執行效率。
4.便於移植。用C/C++寫得庫可以方便在其他的嵌入式平臺上再次使用。


二、NDK簡介

 

1.NDK是一系列工具的集合
NDK提供了一系列的工具,幫助開發者快速開發C(或C++)的動態庫,並能自動將so和java應用一起打包成apk。這些工具對開發者的幫助是巨大的。

NDK集成了交叉編譯器,並提供了相應的mk文件隔離CPU、平臺、ABI等差異,開發人員只需要簡單修改mk文件(指出“哪些文件需要編譯”、“編譯特性要求”等),就可以創建出so。

NDK可以自動地將so和Java應用一起打包,極大地減輕了開發人員的打包工作。

2.NDK提供了一份穩定、功能有限的API頭文件聲明
Google明確聲明該API是穩定的,在後續所有版本中都穩定支持當前發佈的API。從該版本的NDK中看出,這些API支持的功能非常有限,包含有:C標準庫(libc)、標準數學庫(libm)、壓縮庫(libz)、Log庫(liblog)。

NDK開發環境的搭建

 

1.下載安裝Android NDK
地址:http://developer.android.com/sdk/ndk/index.html


2.下載安裝cygwin
由於NDK編譯代碼時必須要用到make和gcc,所以你必須先搭建一個linux環境, cygwin是一個在windows平臺上運行的unix模擬環境,它對於學習unix/linux操作環境,或者從unix到windows的應用程序移植,非常有用。通過它,你就可以在不安裝linux的情況下使用NDK來編譯C、C++代碼了。下載地址:http://www.cygwin.com

這裏列出了後面開發NDK用得着的包:autoconf2.1、automake1.10、binutils、gcc-core、gcc- g++、gcc4-core、gcc4-g++、gdb、pcre、pcre-devel、gawk、make共12個包

然後開始選擇安裝這些包吧,點skip,把它變成數字版本格式,要確保Bin項變成叉號,而Src項是源碼,這個就沒必要選了。

 

11)下面測試一下cygwin是不是已經安裝好了。

      運行cygwin,在彈出的命令行窗口輸入:cygcheck -c cygwin命令,會打印出當前cygwin的版本和運行狀 態,如果status是ok的話,則cygwin運行正常。

      然後依次輸入gcc –version,g++ --version,make –version,gdb –version進行測試,如果都打印出版本信息和一些描述信息,則cygwin安裝成功!

3.配置 NDK 環境變量

a.首先找到 cygwin 的安裝目錄,找到一個 home\< 你的用戶名 >\.bash_profile 文件,我的是:E:\cygwin\home\Administrator\.bash_profile , ( 注意:我安裝的時候我的 home 文件夾下面什麼都沒有,解決 的辦法:首先打開環境變量,把裏面的用戶變量中的 HOME 變量刪掉,在 E:\cygwin\home 文件夾下建立名爲Administrator 的文件夾(是用戶名),然後把 E:\cygwin\etc\skel\.bash_profile 拷貝到該文件夾下 ) 。

b.打開 bash_profile 文件,添加 NDK=/cygdrive/< 你的盤符 >/ 例如:
NDK=/cygdrive/e/android-ndk-r5
export NDK

  NDK 這個名字是隨便取的,爲了方面以後使用方便,選個簡短的名字,然後保存

  c.打開 cygwin ,輸入 cd $NDK ,如果輸出上面配置的 /cygdrive/e/android-ndk-r5 信息,則表明環境變量設置成功

 

4.用 NDK 來編譯程序   

  a.現在我們用安裝好的 NDK 來編譯一個簡單的程序吧,我們選擇 ndk 自帶的例子 hello-jni ,我的位於E:\android-ndk-r5\samples\hello-jni( 根據你具體的安裝位置而定 ) ,

  b.運行 cygwin ,輸入命令 cd /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni ,進入到 E:\android-ndk-r5\samples\hello-jni 目錄。

  c.輸入 $NDK/ndk-build ,執行成功後,它會自動生成一個 libs 目錄,把編譯生成的 .so 文件放在裏面。 ($NDK是調用我們之前配置好的環境變量, ndk-build 是調用 ndk 的編譯程序 )

  d.此時去 hello-jni 的 libs 目錄下看有沒有生成的 .so 文件,如果有,你的 ndk 就運行正常啦!


 

5.在 eclipse 中集成 c/c++ 開發環境

  a.裝 Eclipse 的 C/C++ 環境插件: CDT ,這裏選擇在線安裝。  首先登錄 http://www.eclipse.org/cdt/downloads.php ,找到對應你 Eclipse 版本的 CDT 插件 的在線安裝地址。

  b.然後點 Help 菜單,找到 Install New Software 菜單

  c.點擊 Add 按鈕,把取的地址填進去,出來插件列表後,選 Select All ,然後選擇下一步即可完成安裝。

  d.安裝完成後,在 eclispe 中右擊新建一個項目,如果出現了 c/c++ 項目,則表明你的 CDT 插件安裝成功啦!

 

6.配置 C/C++ 的編譯器

  a.打開 eclipse ,導入ndk 自帶的hello-jni 例子,右鍵單擊項目名稱,點擊 Properties ,彈出配置界面,之後再點擊 Builders ,彈出項目的編譯工具列表,之後點擊 New,新添加一個編譯器,點擊後出現添加界面,選擇 Program ,點擊 OK。

  b.出現了添加界面,首先給編譯配置起個名字,如: C_Builder,設置 Location 爲 < 你 cygwin 安裝路徑 >\bin\bash.exe 程序,例:E:\cygwin\bin\bash.exe ,設置Working Directory爲<你 cygwin 安裝路徑 >\bin 目錄,例如: E:\cygwin\bin,設置 Arguments 爲 --login -c "cd /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni && $NDK /ndk-build"

  上面的配置中 /cygdrive/e/android-ndk-r5/samples/hello-jni 是你當前要編譯的程序的目錄, $NDK 是之前配置  的 ndk 的環境變量,這兩個根據你具體的安裝目錄進行配置,其他的不用變, Arguments 這串參數實際是  給 bash.exe 命令行程序傳參數,進入要編譯的程序目錄,然後運行 ndk-build 編譯程序

  c.接着切換到 Refresh 選項卡,給 Refresh resources upon completion 打上鉤

  d.然後切換到 Build Options 選項卡,勾選上最後三項

  e.之後點擊 Specify Resources 按鈕,選擇資源目錄,勾選你的項目目錄即可

  f.最後點擊 Finish,點擊 OK 一路把剛纔的配置都保存下來,注意:如果你配置的編譯器在其它編譯器下邊,記得一定要點 Up 按鈕,把它排到第一位,否則 C 代碼的編譯晚於Java代碼的編譯,會造成你的 C 代碼要編譯兩次才能看到最新的修改。

  g.編譯配置也配置完成啦,現在來測試一下是否可以自動編譯呢,打開項目 jni 目錄裏的 hello-jni.c 文件把提示 Hello from JNI! 改成其他的文字:如: Hello , My name is alex. ,然後再模 擬器中運行你的程序,如果模擬器中顯示了你最新修改的文字,那麼 Congratulations !你已經全部配置成功啦!

 

五、開發自己的NDK程序

  入門的最好辦法就是學習Android自帶的例子, 這裏就通過學習Android的NDK自帶的demo程序:hello-jni來達到這個目的。

1、 開發環境的搭建

  1)android的NDK開發需要在linux下進行: 因爲需要把C/C++編寫的代碼生成能在arm上運行的.so文件,這就需要用到交叉編譯環境,而交叉編譯需要在linux系統下才能完成。

  2)安裝android-ndk開發包,這個開發包可以在google android 官網下載: 通過這個開發包的工具才能將android jni 的C/C++的代碼編譯成庫

  3)android應用程序開發環境: 包括eclipse、java、 android sdk、 adt等。

  如何下載和安裝android-ndk我這裏就不囉嗦了,安裝完之後,需要將android-ndk的路勁加到環境變量PATH中:

    sudo gedit /etc/environment

  在environment的PATH環境變量中添加你的android-ndk的安裝路勁,然後再讓這個更改的環境變量立即生效:

     source  /etc/environment

  經過了上述步驟,在命令行下敲:

    ndk-bulid

  彈出如下的錯誤,而不是說ndk-build not found,就說明ndk環境已經安裝成功了。

    Android NDK: Could not find application project directory !    
    Android NDK: Please define the NDK_PROJECT_PATH variable to point to it.    
    /home/braincol/workspace/android/android-ndk-r5/build/core/build-local.mk:85: *** Android NDK: Aborting    .  Stop.

 2.代碼的編寫

  1)首先是寫java代碼

  建立一個Android應用工程HelloJni,創建HelloJni.java文件:

  HelloJni.java :

複製代碼
import android.app.Activity;import android.widget.TextView;import android.os.Bundle;public classHelloJni extends Activity { @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState); TextView tv = new TextView(this); tv.setText( stringFromJNI() ); setContentView(tv); } public native String stringFromJNI(); public nativeString unimplementedStringFromJNI(); static { System.loadLibrary("hello-jni"); } }
複製代碼

  這段代碼很簡單,註釋也很清晰,這裏只提兩點::

static 
System.loadLibrary( "hello-jni" ); 
}

  表明程序開始運行的時候會加載hello-jni, static區聲明的代碼會先於onCreate方法執行。如果你的程序中有多個類,而且如果HelloJni這個類不是你應用程序的入口,那麼hello-jni(完整的名字是libhello-jni.so)這個庫會在第一次使用HelloJni這個類的時候加載。

   public native String stringFromJNI(); 
   public native String unimplementedStringFromJNI();

  可以看到這兩個方法的聲明中有 native 關鍵字, 這個關鍵字表示這兩個方法是本地方法,也就是說這兩個方法是通過本地代碼(C/C++)實現的,在java代碼中僅僅是聲明。

  用eclipse編譯該工程,生成相應的.class文件,這步必須在下一步之前完成,因爲生成.h文件需要用到相應的.class文件。

2)編寫相應的C/C++代碼

  剛開始學的時候,有個問題會讓人很困惑,相應的C/C++代碼如何編寫,函數名如何定義? 這裏講一個方法,利用javah這個工具生成相應的.h文件,然後根據這個.h文件編寫相應的C/C++代碼。

  a. 生成相應.h文件:

  就拿我這的環境來說,首先在終端下進入剛剛建立的HelloJni工程的目錄:

braincol@ubuntu :~$ cd workspace/android/NDK/hello-jni/

  ls查看工程文件  

braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls 
AndroidManifest.xml  assets  bin  default .properties  gen  res  src

  可以看到目前僅僅有幾個標準的android應用程序的文件(夾)。

  首先我們在工程目錄下建立一個jni文件夾:

braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ mkdir jni 
braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls 
AndroidManifest.xml  assets  bin  default .properties  gen  jni  res  src

  下面就可以生成相應的.h文件了:

braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ javah -classpath bin -d jni com.example.hellojni.HelloJni

  -classpath bin:表示類的路勁

  -d jni: 表示生成的頭文件存放的目錄

  com.example.hellojni.HelloJni 則是完整類名

  這一步的成功要建立在已經在 bin/com/example/hellojni/  目錄下生成了 HelloJni.class的基礎之上。現在可以看到jni目錄下多了個.h文件:

braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd jni/ 
braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ ls 
com_example_hellojni_HelloJni.h

  我們來看看com_example_hellojni_HelloJni.h的內容:

  com_example_hellojni_HelloJni.h :

複製代碼
#include #ifndef _Included_com_example_hellojni_HelloJni#define_Included_com_example_hellojni_HelloJni #ifdef __cplusplusextern "C" {#endif JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI (JNIEnv *, jobject); JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI (JNIEnv *, jobject); #ifdef __cplusplus }#endif #endif
複製代碼

  上面代碼中的JNIEXPORT 和 JNICALL 是jni的宏,在android的jni中不需要,當然寫上去也不會有錯。從上面的源碼中可以看出這個函數名那是相當的長啊。。。。 不過還是很有規律的, 完全按照:java_pacakege_class_mathod 形式來命名。

  也就是說:

  Hello.java中 stringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 方法

  HelloJni.java中的 unimplementedStringFromJNI() 方法對應於 C/C++中的 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI() 方法 

  注意下其中的註釋:

  Signature: ()Ljava/lang/String; 

  ()Ljava/lang/String;()表示函數的參數爲空(這裏爲空是指除了JNIEnv *, jobject 這兩個參數之外沒有其他參數,JNIEnv*, jobject是所有jni函數必有的兩個參數,分別表示jni環境和對應的java類(或對象)本身),Ljava/lang/String; 表示函數的返回值是java的String對象。

 

b. 編寫相應的.c文件:

  hello-jni.c :

複製代碼
#include <<span style="padding: 0px; margin: 0px; color: rgb(0, 0, 255);">string.h> #include jstring Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env, jobject thiz ) { return(*env)->NewStringUTF(env, "Hello from JNI !"); }
複製代碼

  這裏只是實現了Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI方法,而 Java_com_example_hellojni_HelloJni_unimplementedStringFromJNI 方法並沒有實現,因爲在HelloJni.java中只調用了stringFromJNI()方法,所以unimplementedStringFromJNI()方法沒有實現也沒關係,不過建議最好還是把所有java中定義的本地方法都實現了,寫個空函數也行啊。。。有總比沒有好。

  Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI() 函數只是簡單的返回了一個內容爲 "Hello from JNI !" 的jstring對象(對應於java中的String對象)。hello-jni.c文件已經編寫好了,現在可以把com_example_hellojni_HelloJni.h文件給刪了,當然留着也行,只是我還是習慣把不需要的文件給清理乾淨了。

 

3)編譯hello-jni.c 生成相應的庫

a 編寫Android.mk文件

  在jni目錄下(即hello-jni.c 同級目錄下)新建一個Android.mk文件,Android.mk 文件是Android 的 makefile文件,內容如下:

複製代碼
# Copyright (C) 2009 The Android Open Source Project # # Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); # you may not use this file except in compliance with the License. # You may obtain a copy of the License at # # http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 # # Unless required by applicable law or agreed to in writing, software # distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, # WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. # See the License for the specific language governing permissions and # limitations under the License. # LOCAL_PATH := $(call my-dir) include $(CLEAR_VARS) LOCAL_MODULE := hello-jni LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
複製代碼

  這個Androd.mk文件很短,下面我們來逐行解釋下:

    LOCAL_PATH := $(call my-dir)

  一個Android.mk 文件首先必須定義好LOCAL_PATH變量。它用於在開發樹中查找源文件。在這個例子中,宏函數’my-dir’, 由編譯系統提供,用於返回當前路徑(即包含Android.mk file文件的目錄)。

    include $( CLEAR_VARS)

  CLEAR_VARS由編譯系統提供,指定讓GNU MAKEFILE爲你清除許多LOCAL_XXX變量(例如 LOCAL_MODULE, LOCAL_SRC_FILES, LOCAL_STATIC_LIBRARIES, 等等...), 除LOCAL_PATH 。這是必要的,因爲所有的編譯控制文件都在同一個GNU MAKE執行環境中,所有的變量都是全局的。

    LOCAL_MODULE := hello-jni

  編譯的目標對象,LOCAL_MODULE變量必須定義,以標識你在Android.mk文件中描述的每個模塊。名稱必須是唯一的,而且不包含任何空格。

注意:編譯系統會自動產生合適的前綴和後綴,換句話說,一個被命名爲'hello-jni'的共享庫模塊,將會生成'libhello-jni.so'文件。

  重要注意事項:如果你把庫命名爲‘libhello-jni’,編譯系統將不會添加任何的lib前綴,也會生成 'libhello-jni.so',這是爲了支持來源於Android平臺的源代碼的Android.mk文件,如果你確實需要這麼做的話。

    LOCAL_SRC_FILES := hello-jni.c

  LOCAL_SRC_FILES變量必須包含將要編譯打包進模塊中的C或C++源代碼文件。注意,你不用在這裏列出頭文件和包含文件,因爲編譯系統將會自動爲你找出依賴型的文件;僅僅列出直接傳遞給編譯器的源代碼文件就好。

  注意,默認的C++源碼文件的擴展名是’.cpp’. 指定一個不同的擴展名也是可能的,只要定義LOCAL_DEFAULT_CPP_EXTENSION變量,不要忘記開始的小圓點(也就是’.cxx’,而不是’cxx’)

    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)

  BUILD_SHARED_LIBRARY表示編譯生成共享庫,是編譯系統提供的變量,指向一個GNU Makefile腳本,負責收集自從上次調用'include $(CLEAR_VARS)'以來,定義在LOCAL_XXX變量中的所有信息,並且決定編譯什麼,如何正確地去做。還有 BUILD_STATIC_LIBRARY變量表示生成靜態庫:lib$(LOCAL_MODULE).a, BUILD_EXECUTABLE 表示生成可執行文件。

 

b. 生成.so共享庫文件

  Andro文件已經編寫好了,現在可以用android NDK開發包中的 ndk-build腳本生成對應的.so共享庫了,方法如下:

    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni/jni$ cd .. 
    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ls 
    AndroidManifest.xml  assets  bin  default.properties  gen  jni  libs  obj  res  src 
    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ ndk-build 
    Gdbserver      : [arm-linux-androideabi-4.4.3] libs/armeabi/gdbserver 
    Gdbsetup       : libs/armeabi/gdb.setup 
    Install        : libhello-jni.so => libs/armeabi/libhello-jni.so 

  可以看到已經正確的生成了libhello-jni.so共享庫了, 我們去 libs/armeabi/ 目錄下看看:

    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni$ cd libs/ 
    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ ls 
    armeabi 
    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs$ cd armeabi/ 
    braincol@ubuntu :~/workspace/android/NDK/hello-jni/libs/armeabi$ ls 
    gdbserver  gdb.setup  libhello-jni.so

4)在eclipse重新編譯HelloJni工程,生成apk

  eclipse中刷新下HelloJni工程,重新編譯生成apk,libhello-jni.so共享庫會一起打包在apk文件內。在模擬器中看看運行結果。

 

參考資料:

http://blog.csdn.net/hhao137/article/details/4304664

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html

http://yueguc.iteye.com/blog/946724

http://www.cnblogs.com/hibraincol/archive/2011/05/30/2063847.html

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