Android编译系统分析二：mm编译单个模块

Android编译系统分析系列文章：

android编译系统分析一<source build/envsetup.sh与lunch>
Android编译系统<二>-mm编译单个模块
android编译系统分析（三）-make
android编译系统（四）-实战：新增一个产品
Android编译系统分析（五）-system.img的生成过程

因为Android的编译系统不同于Linux Kernel的递归式的编译系统，它的编译系统是一种称之为independent的模式，每个模块基本独立（它有可能依赖其他模块），每个模块都可以单独编译，这是Android independent编译系统模式的好处。但这并不意味着它是完美的，普通电脑编译android系统需要8个小时甚至更多（以本人的电脑为例），而编译linux kernel只需要半个小时，代码量是一回事，由independent模式造成的编译时间长应该是可以肯定的。正因为每个模块可以单独编译，所以android系统的编译就是依次编译每个模块，然后把所有编译好的模块和其他一些文件一起打包成镜像文件。因此，只要理解了每个模块的编译，理解android系统的编译就轻松多了。（以上均是个人观点，欢迎拍砖）

在我们source build/envsetup.sh 和 lunch 后，就可以执行mm命令编译单个模块了：

所以，编译的其实位置从mm说起：

function mm()
{
    local T=$(gettop)
    local DRV=$(getdriver $T)
    # If we're sitting in the root of the build tree, just do a
    # normal make.
    if [ -f build/core/envsetup.mk -a -f Makefile ]; then
        $DRV make $@
    else
        # Find the closest Android.mk file.
        local M=$(findmakefile)
        local MODULES=
        local GET_INSTALL_PATH=
        local ARGS=
        # Remove the path to top as the makefilepath needs to be relative
        local M=`echo $M|sed 's:'$T'/::'`
        if [ ! "$T" ]; then
            echo "Couldn't locate the top of the tree.  Try setting TOP."
            return 1
        elif [ ! "$M" ]; then
            echo "Couldn't locate a makefile from the current directory."
            return 1
        else
            for ARG in $@; do
                case $ARG in
                  GET-INSTALL-PATH) GET_INSTALL_PATH=$ARG;;
                esac
            done
            if [ -n "$GET_INSTALL_PATH" ]; then
              MODULES=
              ARGS=GET-INSTALL-PATH
            else
              MODULES=all_modules
              ARGS=$@
            fi
            ONE_SHOT_MAKEFILE=$M $DRV make -C $T -f build/core/main.mk $MODULES $ARGS
        fi
    fi
}

这个函数做了三件事情：1.找到Android.mk文件，2.设置ONE_SHOT_MAKEFILE=$M,3.执行make all_modules进行编译

1.findmakefile:

function findmakefile()
{
    TOPFILE=build/core/envsetup.mk
    local HERE=$PWD
    T=
    while [ \( ! \( -f $TOPFILE \) \) -a \( $PWD != "/" \) ]; do
        T=`PWD= /bin/pwd`
        if [ -f "$T/Android.mk" ]; then
            echo $T/Android.mk
            \cd $HERE
            return
        fi
        \cd ..
    done
    \cd $HERE
}

这个函数首先在当前目录下查找Android.mk,如果没有就向上查找。

2.ONE_SHOT_MAKEFILE=$M

$M = $(findmakefile),所以它就是用来编译的那个模块的Android.mk，一般情况下，如果你在当前目录下执行mm，而且当前目录下如果有个Android.mk的话，那她就是这个Android.mk的路劲+Android.mk了。

3.make -C $T -f build/core/main.mk $MODULES $ARGS

-C $T表明还是在源码顶级目录下执行make的，传入的参数一个是$MODULES=all_modules,$ARGS为空

这个时候，代码机会执行顶级的Makefile:

### DO NOT EDIT THIS FILE ###
include build/core/main.mk
### DO NOT EDIT THIS FILE ###

加载main.mk

main.mk往下加载，不久我们就看到了我们在mm函数中设置的ONE_SHOT_MAKEFILE变量了：

ifneq ($(ONE_SHOT_MAKEFILE),)
# We've probably been invoked by the "mm" shell function
# with a subdirectory's makefile.
include $(ONE_SHOT_MAKEFILE)
# Change CUSTOM_MODULES to include only modules that were
# defined by this makefile; this will install all of those
# modules as a side-effect.  Do this after including ONE_SHOT_MAKEFILE
# so that the modules will be installed in the same place they
# would have been with a normal make.
CUSTOM_MODULES := $(sort $(call get-tagged-modules,$(ALL_MODULE_TAGS)))
FULL_BUILD :=
# Stub out the notice targets, which probably aren't defined
# when using ONE_SHOT_MAKEFILE.
NOTICE-HOST-%: ;
NOTICE-TARGET-%: ;

# A helper goal printing out install paths
.PHONY: GET-INSTALL-PATH
GET-INSTALL-PATH:
	@$(foreach m, $(ALL_MODULES), $(if $(ALL_MODULES.$(m).INSTALLED), \
		echo 'INSTALL-PATH: $(m) $(ALL_MODULES.$(m).INSTALLED)';))

else # ONE_SHOT_MAKEFILE

这里判断ONE_SHOT_MAKEFILE是否为空，当然不为空了。紧接着开始加载这个Android.mk，也就是我们要编译的那个Android.mk。简单起见，这里以frameworks/base/cmds/screencap模块的编译为例，它的内容如下：

LOCAL_PATH:= $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES:= \
    screencap.cpp

LOCAL_SHARED_LIBRARIES := \
    libcutils \
    libutils \
    libbinder \
    libskia \
    libui \
    libgui

LOCAL_MODULE:= screencap

LOCAL_MODULE_TAGS := optional

LOCAL_CFLAGS += -Wall -Werror -Wunused -Wunreachable-code

include $(BUILD_EXECUTABLE)

它的变量非常少，这很有利于我们搞清它编译的过程。include 这个Android.mk后，又include $(CLEAR_VARS)

core/config.mk:69:CLEAR_VARS:= $(BUILD_SYSTEM)/clear_vars.mk

CLEAR_VARS定义在config.mk文件中，它指向一个clear_vars.mk文件：

LOCAL_MODULE:=
LOCAL_MODULE_PATH:=
LOCAL_MODULE_RELATIVE_PATH :=
LOCAL_MODULE_STEM:=
LOCAL_DONT_CHECK_MODULE:=
LOCAL_CHECKED_MODULE:=
LOCAL_BUILT_MODULE:=
LOCAL_BUILT_MODULE_STEM:=

。。。

这个文件就是把一大堆的文件置为空，除了LOCAL_PATH变量之外。

接着，它有include BUILD_EXTABLE指向的脚本。

core/config.mk:74:BUILD_EXECUTABLE:= $(BUILD_SYSTEM)/executable.mk

BUILD_EXTABLE变量也定义在config.mk中，它指向的excutable.mk脚本内容如下：

关于阅读Makefile,个人观点就是紧追依赖链。我们执行的make的时候不是传了一个目标叫all_mudules了吗？所以make就会从它开始推导依赖关系，然后从依赖链的最叶子的位置生成目标，一次向上。所以那就看看all_modules：

# phony target that include any targets in $(ALL_MODULES)
.PHONY: all_modules
ifndef BUILD_MODULES_IN_PATHS
all_modules: $(ALL_MODULES)
else
# BUILD_MODULES_IN_PATHS is a list of paths relative to the top of the tree
module_path_patterns := $(foreach p, $(BUILD_MODULES_IN_PATHS),\
    $(if $(filter %/,$(p)),$(p)%,$(p)/%))
my_all_modules := $(sort $(foreach m, $(ALL_MODULES),$(if $(filter\
    $(module_path_patterns), $(addsuffix /,$(ALL_MODULES.$(m).PATH))),$(m))))
all_modules: $(my_all_modules)
endif

all_modules的依赖取决于有没有定义BUILD_MODULES_IN_PATHS，然而我们并有定义它，所以它就all_modules的依赖就是$(ALL_MODULES)。

至此，就需要我们一步步推导依赖关系了，为方便理解，现直接把依赖关系以图的形式列出：

由于一张显示不完，$(linked_module)的依赖如下：

图中的变量未经推导，为了方便对比，推导出变量的值后的图如下：

$(linked_module)：

从图中可以看到最终生成的文件有：

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/screencap

out/target/product/xxx/symbols/system/bin/screencap

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/PACKED/screencap

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/LINKED/screencap

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/screencap.o

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/export_includes out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/import_includes

至于变量的推导过程，大家顺着文件加载的顺序慢慢推导就是了，这个过程可能比较花时间，但也是没办法的事。

以下是一些重要文件的加载顺序（只有部分比较重要的）：

画圈的是我认为非常重要的文件。

在所有依赖生成以后，Android是怎么编译某个模块的呢？

以下是我认为的核心代码，代码在dynamic_binary.mk中：

$(linked_module): $(my_target_crtbegin_dynamic_o) $(all_objects) $(all_libraries) $(my_target_crtend_o)
	$(transform-o-to-executable)

还记得我们推导出来的linked_module的值吗？它等于：

out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/LINKED/screencap

生成这个文件后，从依赖关系上也可以看出，其他文件在此基础上生成，而这个文件使用transform-o-to-executable函数生成，该函数定义如下：

define transform-o-to-executable
@mkdir -p $(dir $@)
@echo "target Executable: $(PRIVATE_MODULE) ($@)"
$(transform-o-to-executable-inner)
endef

调用transform-o-to-executable-inner函数进一步处理：

define transform-o-to-executable-inner
$(hide) $(PRIVATE_CXX) -pie \
	-nostdlib -Bdynamic \
	-Wl,-dynamic-linker,$($(PRIVATE_2ND_ARCH_VAR_PREFIX)TARGET_LINKER) \
	-Wl,--gc-sections \
	-Wl,-z,nocopyreloc \
	$(PRIVATE_TARGET_GLOBAL_LD_DIRS) \
	-Wl,-rpath-link=$(PRIVATE_TARGET_OUT_INTERMEDIATE_LIBRARIES) \
	$(if $(filter true,$(PRIVATE_NO_CRT)),,$(PRIVATE_TARGET_CRTBEGIN_DYNAMIC_O)) \
	$(PRIVATE_ALL_OBJECTS) \
	-Wl,--whole-archive \
	$(call normalize-target-libraries,$(PRIVATE_ALL_WHOLE_STATIC_LIBRARIES)) \
	-Wl,--no-whole-archive \
	$(if $(PRIVATE_GROUP_STATIC_LIBRARIES),-Wl$(comma)--start-group) \
	$(call normalize-target-libraries,$(PRIVATE_ALL_STATIC_LIBRARIES)) \
	$(if $(PRIVATE_GROUP_STATIC_LIBRARIES),-Wl$(comma)--end-group) \
	$(if $(filter true,$(NATIVE_COVERAGE)),$(PRIVATE_TARGET_LIBGCOV)) \
	$(if $(filter true,$(NATIVE_COVERAGE)),$(PRIVATE_TARGET_LIBPROFILE_RT)) \
	$(PRIVATE_TARGET_LIBATOMIC) \
	$(PRIVATE_TARGET_LIBGCC) \
	$(call normalize-target-libraries,$(PRIVATE_ALL_SHARED_LIBRARIES)) \
	-o $@ \
	$(PRIVATE_TARGET_GLOBAL_LDFLAGS) \
	$(PRIVATE_LDFLAGS) \
	$(if $(filter true,$(PRIVATE_NO_CRT)),,$(PRIVATE_TARGET_CRTEND_O)) \
	$(PRIVATE_LDLIBS)
endef

这个函数使用clang编译器，最终生成了$(linked_module)目标。

而从$(linked_module)生成out/target/product/xxx/obj/excutable/screepcap__intermediates/PACKED/screencap则使用了如下方法：

$(relocation_packer_output): $(relocation_packer_input) | $(ACP)
	@echo "target Unpacked: $(PRIVATE_MODULE) ($@)"
	$(copy-file-to-target)
endif

copy-file-to-target定义如下：

define copy-file-to-target
@mkdir -p $(dir $@)
$(hide) $(ACP) -fp $< $@
endef

可以看就是一个简单的拷贝，所以这两个文件并没有什么不同。

生成out/target/product/xxx/symbols/system/bin/screencap也是在$(linked_module)的基础上做拷贝：

$(symbolic_output) : $(symbolic_input) | $(ACP)
	@echo "target Symbolic: $(PRIVATE_MODULE) ($@)"
	$(copy-file-to-target)

浏览其他几个screencap文件的生成方法发现，其他几个screencap文件都是在$(linked_module)基础上拷贝而来，而$(linked_module)文件则使用transform-o-to-executable编译生成。因此，到这里一个完整的可执行文件的编译就告一段落了。编译apk、共享库等其他模块的思路都与之类似，正所谓触类旁通，只要完整掌握了一种类型模块的编译，其他类型的模块编译都变得容易理解了。