认识NDK编译

一. Android ABI

不同的 Android 设备使用不同的 CPU，而不同的 CPU 支持不同的指令集。CPU 与指令集的每种组合都有专属的应用二进制接口 Application Binary Interface ( ABI )，因此使用 NDK 生成在 Android 运行 .a 或 .so （都是二进制文件）就需要指定 ABI 。 目前 NDK 支持的 ABI 如下：

ABI	支持的指令集	CPU 架构	应用
armeabi-v7a	armeabi 等	ARM 32 位	手机
arm64-v8a	AArch64 等	ARM 64 位	手机
x86	x86 (IA-32) 等	x86 32 位	PC
x86_64	x86-64 等	x86 64 位	PC

NDK 17 前支持 ARMv5 (armeabi) 以及 32 位和 64 位 MIPS，但 NDK r17 和 17 后不再支持。

1. 指定 ABI

Gradle

默认情况下，Gradle（无论是通过 Android Studio 使用，还是从命令行使用）会针对所有非弃用 ABI 进行构建。要限制应用支持的 ABI 集，可以使用 abiFilters。例如，要仅针对 64 位 ABI 进行构建，可以在 build.gradle 中设置以下配置：

android {
    defaultConfig {
        ndk {
            abiFilters 'arm64-v8a', 'x86_64'
        }
    }
}

ndk-build

默认情况下，ndk-build 会针对所有非弃用 ABI 进行构建。可以通过在 Application.mk 文件中设置 APP_ABI 来定位特定 ABI。如下：

APP_ABI := arm64-v8a  # Target only arm64-v8a
APP_ABI := all  # Target all ABIs, including those that are deprecated.
APP_ABI := armeabi-v7a x86_64  # Target only armeabi-v7a and x86_64.

CMAKE

使用 CMake 时，一次只能针对一个 ABI 进行构建，并且必须明确指定 ABI。为此，如果需要使用 ANDROID_ABI ，则必须在命令行中指定（无法在 CMakeLists.txt 中设置）。例如：

$ cmake -DANDROID_ABI=arm64-v8a ...
$ cmake -DANDROID_ABI=armeabi-v7a ...
$ cmake -DANDROID_ABI=x86 ...
$ cmake -DANDROID_ABI=x86_64 ...

2. 在C/C++处理 CPU 功能区别 ABI

通常，在构建时使用#ifdef 及以下各项确定 ABI 最为方便：

• 对于 32 位 ARM ,使用 _ _ arm _ _
• 对于 64 位 ARM，使用 _ _ aarch64 _ _
• 对于 32 位 X86，使用 _ _ i386 _ _
• 对于 64 位 X86，使用 _ _ x86_64 _ _

二. 使用 NDK 构建项目

使用 NDK 编译代码主要有三种方式：

• 基于 Make 的 ndk-build。这种方式一般是配合 Android.mk 和 Application.mk 文件 是之前 Android Studio 使用的方式
• CMake 。这种方式基于 CMakeLists.txt 文件，是现在 Android Studio 默认使用的方式
• 独立工具链 toolchain。这种方式常用于交叉编译，常配合含有 configure 文件的项目的使用，例如 ffmpeg 编译 so

1. NDK 主要目录

NDK 编译主要与下面几个目录有关：

platforms

包含不同的 Android 版本目录，每个 Android 版本目录又包含 不同的 ABI 目录，在 ABI 目录里面有 /usr/lib 目录，包含常用的 .a 或 .so 库，在 /usr/include 里包含需要的头文件（ ndk 16 后不保留头文件）。

sysroot

包含需要的 .a 或 .so 库和头文件，在 usr/lib 和 usr/include 和目录下（ndk 16 后两者都有，16和16前只有头文件）。

toolchain

包含编译（交叉编译）工具链的目录

build/tools

包含独立编译工具链脚本 make_standalone_toolchain.py 或者 make_standalone_toolchain.sh ，其作用是根据 Android API 和 ABI 集成目标系统库，目标系统头文件和编译器在指定的一个目录。当然使用这个脚本也是可以的，不过需要指定各个库、头文件的目录，通常这些都不再一个目录，比较麻烦。使用 make_standalone_toolchain 的方式是：

--arch 指定 cpu 架构  --api 指定系统版本 --install-dir 生成的编译工具链目录

例如
./make_standalone_toolchain.py \
        --arch arm --api 21 --install-dir /tmp/android-21-toolchain

在 NDK 19 开始就不需要使用独立工具链了, 在 toolchains/llvm/ 下已经提供好了编译工具, 读者自行去下载进入目录看看，和独立工具链编译出来的结构非常类似，不过它比较全的是针对不同平台版本。

2. 用独立工具链编译代码

用独立工具链编译代码的时需要指定下面几个地方

• 目标处理器架构，可以用 --arch 标记来完成
• 目标系统头文件（与 Android API 有关）
• 目标系统库 （与 Android API 有关）
• 编译器 gcc 还是 clang
  不同的 NDK 版本差异比较大，因此有时候同一个 configure，替换不同的 NDK 版本就不能编译，这其实可能是 NDK 差异导致的。一般的差异主要是
• 目标系统库和头文件的目录位置变化
• 是否使用独立编译工具链脚本 make_standalone_toolchain.py 或者是 make_standalone_toolchain.sh 生成的目录来指定库和头文件
• ndk 编译器 gcc or clang 的指定

3. 指定 NDK 提供的头文件和库

• --sysroot=XX
  指定头文件和库，会到 XX/usr/include 目录下查找头文件和 XX/usr/lib 目录下查找 .a 或者 .so 库
• -isysroot YY
  指定头文件，覆盖--sysroot的设置，会到 YY/usr/include 目录下查找头文件
• -isystem ZZ
  指定头文件，作补充，不覆盖--sysroot的设置，会到 ZZ （全路径） 下查找头文件
• -I XX
  指定头文件，优先级高，不覆盖--sysroot的设置，回到 XX (全路径) 下查找头文件
• -LXX
  指定库，会到 XX 目录下查找库
• -lxx.xo
  指定库，直接指定某个 so 库。

查找优先级 -I > isystem > isysroot

4. 不同 NDK 版本目标系统库、头文件和编译器的差异

image.png