转一篇比较好的NDK编程实例
在 Android 上,应用程序的开发,大部分基于 Java 语言来实现。要使用 c 或是 c++ 的程序或库,就需要使用 NDK来实现。 NDK 是 Native Development Kit 的简称。它是一个工具集,集成了 Android 的交叉编译环境,并提供了一套比较方便的 Makefile ,可以帮助开发者快速开发 C 或是 C++ 的动态库,并自动的将 so 和 java 程序打包成 apk ,在Android 上运行。
好,闲话少说,我们以一个简单的实例,来讲解 NDK 的应用。
一 开发环境的搭建
这一步虽然没什么技术含量,但是对于初学者,有一个很好的入门指导,还是很有帮助的。
1.1 Android SDK 的搭建
首先,要进行 Android 程序的开发, Android 的 SDK 是必须要安装的。当然, Java 环境也必不可少。我们先要安装JDK 和 Eclipse ,这个可以选比较新的版本,因为 Android 新的 SDK 已经不支持旧版本了。
1.1.1 JDK 可以用 V5 或 V6 版本,下载地址 http://java.sun.com/javase/downloads/index.jsp
1.1.2 Eclipse 可以用版本 version 3.4 or 3.5 ,下载地址 http://www.eclipse.org/downloads/ . 当然,若你需要其他的Java 开发环境,可以不用 Eclipse ,不过这样也就用不了 ADT(Android Development Tools) 插件了。推荐还是用 Eclipse来进行开发比较好,毕竟比较权威和方便么。
1.1.3 安装 SDK
Android SDK 下载地址为 http://androidappdocs.appspot.com/sdk/tools-notes.html
1.1.4 为 Eclips 安装插件 ADT 。在 Eclipse 中,填加更新站点 https://dl-ssl.google.com/android/eclipse/ , 然后选择安装 ADT.
1.1.5 接下来,我们选择 Android 平台和组件。若是在 window 系统下,运行 SDK Setup.exe ;若是在 Linux 系统下,运行 tools 目录下的 android 程序,就可以选择需要的 Android Platform 和组件。
完成以上工作后,就可以进行 Android 应用程序的开发了。可以用 Eclipse 创建一个 Android 工程,比较简单的Hello Android ,然后在模拟器下运行。具体的操作可以参看 Android 开发网站的说明,上面有详细的步骤。
1.2 Android NDK 的搭建
上面我们搭建好了 SDK 的环境,可以开发 Java 应用程序了。要开发 C 的程序,还得搭建 NDK 环境。
NDK 给我们提供了以下内容:
libc (C library) headers
libm (math library) headers
JNI interface headers
bz (Zlib compression) headers
blog (Android logging) header
A Minimal set of headers for C++ support
1.2.1 NDK 的安装
下载 NDK 安装包,下载地址 http://androidappdocs.appspot.com/sdk/ndk/index.html ,下载后解压即可使用。
1.2.2 若在 Linux 开发环境下那么,这样就可以使用了。若是在 window 环境下,还需要安装 cygwin 。 cygwin 下载地址:http://www.cygwin.com/
这样, NDK 的环境也搭建好了。下面我们来进行实战演习。
二 NDK 开发实例
关于 NDK 的使用,首先需要了解一个概念: JNI 。什么是 JNI ?
2.1 Hello-jni
这个是 NDK 自带的例子程序,安装官方网站的说明,一步步来,应该没有什么问题,这里就不细说了。
2.2 My God I did it
学习的第一步,就是模仿。我们依照上面 Hello-jni 的例子,在创建自己的 NDK 程序。在此过程中,对相关的内容和概念进行分析和说明。
首先,创建自己的 NDK 工程。我们在 ndk 的 sample 目录下创建自己的工程 myjni ,然后在这个文件夹子下,创建两个目录 jni 和 src , jni 用来放我们的 c 文件, src 是调用的 c 库 java 接口文件。创建好目录,接着创建文件 jni/myjni.c ,该文件比较简单,就是输出一个字符串,内容如下
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这个程序,唯一和 hello-jni 不同的就是引用了 <android/log.h> 这个头文件。在该头文件中,声明了函数__android_log_print(), 可以根据不同的 log 级别,输出 log ,方便代码的调试。在 NDK 中, printf() 没法输出,所以我们需要借助 log 库来将我们 c 代码库中需要输出的内容,通过 java 控制台输出。调用函数 __android_log_print(), 就可以在 Eclipse中,查看 LogCat 来查看相关的输出信息了。
注意:
在 c 文件中,函数名这样定义: Java_com_jpf_myjni_MyJNI_stringFromJNI ,有什么讲究么?这个是 JNI 的标准,定义需要按照如下格式:
Java _packagename _classname _methodname ,
例如: Java _com_jpf_myjni _MyJNI _stringFromJNI
接着创建文件 jni/Android.mk. 这个文件是我们本地 c 代码的 Makefile 。文件内容如下:
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分别对上述 Makefile 的语句进行说明。
LOCAL_PATH := $(call my-dir) 这句用来指定编译的路径。通过调用宏 my-dir ,获取到当前工作的路径。
include $(CLEAR_VARS) CLEAR_VARS 这个变量是编译系统提供的,用来指明一个 GNU makefile 文件,添加这句,主要的目的是清理所有的 LOCAL_XXX. ,比如 LOCAL_MODULE , LOCAL_LDLIBS 。在每个新模块的开始处,需要添加这句。
LOCAL_MODULE := myjni 这句定义了模块名称,将来编译的库就以此命名。若果编译的是动态库,那么库名就是 libmyjni.so.需要注意的是,如果你定义 module 为 libmyjni ,那么系统在生成动态库的时候,就不要再为你添加 lib 的前缀了,生成德动态库名字还是 libmyjni.so.
LOCAL_LDLIBS += -llog 这句指定了需要另外链接的库。我们在代码中,用到了 log 库,所以这里加上这句。
include $(BUILD_SHARED_LIBRARY) 这句说明将来生产的库是共享库,及动态链接库。若需要生产静态库,可以这样写:include $(BUILD_STATIC_LIBRARY) 。
写完了 c 文件和 Makefile 文件,是否可以编译了呢?我们试一下。在 cygwin 中,进入工程目录,运行 ndk-build ,得到下面的结果:
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看到这个错误的意思是,缺少 manifest 文件。老版本的 NDk ,工程中有一个 apps ,里面包含了应用的程序文件和Application.mk 。现在的版本,不需要我们自己编写 Application.mk, ,不过仍需要工程相关的配置信息。那么如何做到呢?需要手工去写 manifest 文件么?不需要。我们只需要在 Eclipse 中,创建工程就可以了,这些配置文件会自动生成。
前面讲过,在工程的 src 夹子下用来放置 Java 文件。我们打开 Eclipse ,然后新建一个 Android 工程,工程名就叫 MyJNI,工程路径选择我们创建的 NDK 的路径。这里需要注意的是,工程名,包名等,需要和上面的 c 文件中的保持一致。
(Java _com_jpf_myjni _MyJNI _stringFromJNI)

工程建立好后,编辑 src/com/jpf/myjni/MyJNI.java 文件,内容如下:
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package com.jpf.myjni;
import android.app.Activity; import android.widget.TextView; import android.os.Bundle;
public class MyJNI extends Activity { /** Called when the activity is first created. */ @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super .onCreate(savedInstanceState); TextView tv = new TextView( this ); tv.setText( stringFromJNI() ); System. out .println( "Here we go ..." ); setContentView(tv); System. out .println( "Done!" ); }
public native String stringFromJNI(); static { System.loadLibrary ( "myjni" ); } } |
需要说明的几点:
public native String stringFromJNI(); 这句申明,带有 native 关键字,说明该方法是本地方法。
System.loadLibrary ( "myjni" ); 这句就是用来加载我们的 c 动态库的。上面声明的方法,具体实现,就在我们加载的库中。
建立好工程,再次编译,在 cygwin 中运行 ndk-build ,结果 OK 。
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我们看到,需要的共享库已经生成,并且安装好了。下面就可以生成 apk 了。
在 Cygwin 中进行工程的 build ,编译后,在工程的 bin 目录下,会看到我们的 apk 包。

好,我们试试看,能否正常运行。在 Eclipse 选择执行方式为 Android Application ,点击 run ,以下 console 的输出:
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上面的 warning ,是我们没有指定 API 的版本号。如下指定一下就没有这个 warning 了。

下图为执行的效果:

下图是我们查看 LogCat 的输出:

可以看到我们的输出 MYJNI : MyJNI is called !
2.3 Study Hard
有了上面的基础,我们就可以用 NDK 来进行项目开发了。
我们经常会遇到这样的问题,就是将一些现有的,成熟的 C 库移植到 Android 平台上。通过上面我们的介绍,我们已经知道,我们需要用 JNI 来对现有的 C 库包装一下,然后提供 Java 接口,供上层调用。
首先的问题,就是 C 库的编译和测试。其实 Android 底层用的是 Linux 的内核,所以,和其他 Linux 程序开发一样,无法使进行交叉编译。不过, Android 有些特殊的地方,我们需要注意。下面就以一个很简单的例子,讲讲如何应用 NDK ,做一个C 的应用终端测试程序。
首先,创建 study-hadr/study-hard.c 文件,程序非常简单,就是 Hello World 的 c 程序。
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别看程序很简单,不过这个程序的编译可不简单。
若是在 Linux 下,只需要执行:
gcc –o study-hard study-hard.c 就可以生成应用程序 study-hard 了。
在 Android 下就不是这么简单了。在 Window 环境开发环境下,用到的交叉工具链,目录是 /android-ndk-r4/build/prebuilt/windows/arm-eabi-4.4.0 。 在这个目录的 bin 路径下,你会看到 arm-eabi 为前缀的诸多工具,这些就是Android 用的编译工具。那么 c 库和 c 头文件又在哪里呢?对于 Android ,不同的 Platform ,有不同的库和头文件,需要我们自己选择。比如,现在我们要用 Platform5 ,那么
C 头文件的路径为:
/android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/include
C 库的路径为:
/android-ndk-r4/build/platforms/android-5/arch-arm/usr/lib
好了,我们知道了 C 的编译工具链,知道了 C 库路径和 C 头文件路径,应该可以编译了。写个简单的 Makefile ,试一下,结果出错了。 crt0.o 没有找到。

这个错误很糟糕,指出在链接的时候,找不到 crt0.o 。我们在 Makefile 中添加如下几句:
LDFLAGS += -nostdlib
-nostdlib 表示不连接系统标准启动文件和标准库文件 . 只把指定的文件传递给连接器。
此时编译,结果为:

错误指出,在链接的时候,找不到 puts ,这个函数是 c 库中的,我们添加如下语句再次尝试:
LDFLAGS += -lc

我们修改链接选项,增加对 dl 库的链接, 再次尝试:
LDFLAGS += -lc –ldl

这次生成了可执行文件,不过还是有 warning ,在生成的可执行文件中,没有找到入口 _start 。这个问题也比较奇怪。我们查看下生成的可执行文件 :
readelf –a study-hard

发现生成的可执行文件,真的没有入口函数。这是为什么呢?
在 Linux 下,用 -v 选项跟踪下 gcc 编译 hello world 程序的过程。会发现,在链接的过程中,除了 hello.o, 还会链接crt1.o, crtn.o 等文件,正是这些文件,在生成可执行程序的过程中,组成了 elf 文件中程序入口和程序退出等相关的处理部分。
查看我们指定的 C 库:

会发现, C 库下有 crt 打头的三个 .o 文件。我们修改 Makefile ,链接 crtbegin 和 crtend 文件:
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EXTRA_OBJS := $(PATH_PREFIX)/lib/crtbegin_dynamic.o $(PATH_PREFIX)/lib/crtend_android.o … … $(CC) $(CFLAGS) -o $(TARGET) $(OBJS) $(EXTRA_OBJS) $(LDFLAGS) |
再次编译,结果如下,此次终于编译成功了。

我们将编译好的程序放到 Android 上运行下看看效果。

显示程序没有找到。怎么回事呢?继续研究下 AndroidNDK 相关文档。我们还需要修改 Makefile 的一个地方:
LDFALGS += -Bdynamic -Wl,-dynamic-linker,/system/bin/linker
指定链接动态库,动态连接器为 /system/bin/linker
编译后,再次运行,终于看到了 “Study hard ! ”

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