Android NDK 如何缩减库的大小

Android NDK: how to reduce library size (translate from：link)

当我们刚开始做Algolia的android开发时，二进制文件的大小并不是我主要关注的。事实上我们一开始用的是java，后来出于性能的压迫下才换成了C/C++
后来要在AVelov(一个android应用)中集成我们的库时，才发现这货太大了：850KB，而AVelov整个app才638k！这就意味着AVelov要翻倍的趋势啊
后来我们将Algolia从850KB减小到了307KB，下面就来分享一下我们所做的东西吧

不用exceptions和RTTI

实际上在我们的底层库中我们没有使用异常，鉴于论述完整性，我也把exceptions一起说了
C++ exceptions 和RTTI默认是关闭的，可以通过设置在Application中设置APP_CPPFLAGS可以打开它，赠送一个使用共享的STL：

APP_CPPFLAGS += -fexceptions -frtti
APP_STL := stlport_shared

同时使用exceptions和RTTI可能，会显著增加你的binary size，这货能删就删吧，不要手软。还有另外一个避免使用C++exceptions的原因：C++对异常的支持不够好。例如：在jni层根本不可能catch一个C++exceptions然后再启动一个java异常。下面的code将会crash（将来的NDK toolchain可能会fix，说这话是2013/1/10）：

try {
    ...
}catch () {
    env->ThrowNew(env->FindClass("java/lang/Exception"), "Error occured");
}

不用iostream

当我们接到Cyril的反馈，开始想办法减小library size时，我们发现最后一次提交后我们的库直接从850KB涨到了1.35M(此处有大汗！)。首先我们就怀疑是NDK toolchain更新导致的，随之用两个版本就测了一把，发现变化微乎其微。
当我们用二分法回溯commit历史时，逮住了罪魁祸首：
std::cerr << .... << std::endl;
只是这一行就引进了C++的iostream，经我们测试发现如果用了iostream至少会增加300KB。所以用__android_log_print替换吧：

#include <android/log.h>
#define APPNAME "MyApp"

__android_log_print(ANDROID_LOG_VERBOSE, APPNAME, "The value of 1 + 1 is %d", 1+1);

tips: 需要在Android.mk中加上：LOCAL_LDLIBS := -llog

使用 -fvisibility=hidden

一个非常有效的减小library是使用gcc的visibility feature。这个特性可以让你控制导出在符号表中的函数。jni自带了一个JNIEXPORT的可以标志公开函数的宏。所以需要确认所有的需要导出的函数都有JNIEXPORT:

JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_MethodName(JNIEnv *env, jobject obj, jstring javaString)

也可以自定义JNIEXPORT：
#define JNIEXPORT __attribute__ ((visibility ("default")))
然后需要在Android.mk中加入：

LOCAL_CPPFLAGS += -fvisibility=hidden
LOCAL_CFLAGS += -fvisibility=hidden

用了这一招之后library已经减小到809KB(-5%)，可能根据project的不同略有差别。

用gc-section抛弃不用的函数

这招可以彻底的缩减library的size，直接砍掉了所有没有用途的函数。怎么使用呢，在Android.mk修改C和C++编译选项，请看：

LOCAL_CPPFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections
LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections
LOCAL_LDFLAGS += -Wl,--gc-sections

这个优化选项只减少了1%（此处又有汗Σ( ° △ °|||)︴）
but如果以上选项贴加在一起，这下就超级牛X了：

LOCAL_CPPFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections -fvisibility=hidden
LOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections -fvisibility=hidden
LOCAL_LDFLAGS += -Wl,--gc-sections

直接减少到了691KB(-18.7%)

删除多余的代码

用-icf=safe链接选项就可以。但是要注意这招有副作用：有可能移除了内联函数，从而影响程序的性能。
在mips架构上没有这个指令，需要在Android.mk上加判断：

ifneq ($(TARGET_ARCH), mips)
    LOCAL_LDFLAGS += -Wl,--gc-sections
else
    LOCAL_LDFLAGS += -Wl,--gc-sections,--icf=safe
endif

这一步减少了0.8%，所有目前操作共减小到了687KB(-19.2%)

改变toolchain的默认选项

如果你想缩减的更彻底，那就需要修改默认编译选项了。这些编译选项因架构而异，例如：
在arm架构上inline-limit设置到64，x86/mips就是300；arm优化flags设置到-Os(size最优)，x86/mips上则要设置为-O2(性能最优)。
由于arm事多力广，我们直接使用了arm配置。下面就是在android toolchain(version r8d)我们使用配置选项：

--- android-ndk-r8d/toolchains/mipsel-linux-android-4.6/setup.mk
+++ android-ndk-r8d.new/toolchains/mipsel-linux-android-4.6/setup.mk
@@ -41,12 +41,12 @@
 TARGET_C_INCLUDES := 
     $(SYSROOT)/usr/include

-TARGET_mips_release_CFLAGS := -O2 
+TARGET_mips_release_CFLAGS := -Os 
                               -g 
                               -DNDEBUG 
                               -fomit-frame-pointer 
                               -funswitch-loops     
-                              -finline-limit=300
+                              -finline-limit=64

 TARGET_mips_debug_CFLAGS := -O0 
                             -g 
--- android-ndk-r8d/toolchains/x86-4.6/setup.mk
+++ android-ndk-r8d.new/toolchains/x86-4.6/setup.mk
@@ -39,13 +39,13 @@

 TARGET_CFLAGS += -fstack-protector

-TARGET_x86_release_CFLAGS := -O2 
+TARGET_x86_release_CFLAGS := -Os 
                              -g 
                              -DNDEBUG 
                              -fomit-frame-pointer 
                              -fstrict-aliasing    
                              -funswitch-loops     
-                             -finline-limit=300
+                             -finline-limit=64

 # When building for debug, compile everything as x86.
 TARGET_x86_debug_CFLAGS := $(TARGET_x86_release_CFLAGS)

这次使用这些新的flags又缩减了8.5%，和之前的累加在一起减少到了613KB(-27.9%)

限制架构的数量

我们的最终建议是减少支持的架构。如果你有大量的浮点计算出于性能考虑就需要支持armeabi-v7a，但是如果你不需要一个FPU，armeabi也会给出一个近似的结果。然而对于mips处理器...现在市场上还没有用武之地呢~
如果binary size真的对你很重要，你可以只支持armeabi和x86架构(Application.mk):
APP_ABI := armeabi x86
看到了没？砍掉了两个架构，我们的library一下变成了307KB，获得了64%的缩减，这还没有算上iostream增大的1.35M，O(∩_∩)O哈哈~

结论

希望这篇短文能够帮助你缩减android native libraries，毕竟android ndk的默认选项优化的太差了。但是也不要期望和我一样的减幅，这些操作都是因机而异，因code而异的。如果你有其他的缩减binary方法，在评论中分享出来吧！

附注：

使用clang编译native code，使用O3或者Oz选项基本上能一步到位，不能不说clang太牛X了，和gcc根本不在一个量级！

posted @ 2015-04-24 18:36 Lcnoctave 阅读(2932) 评论(5) 编辑收藏举报

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