NDK开发：使用命令行编译Android C/C++动态库

1. 引言

随着Android开发生态系统的演变，从Eclipse到Android Studio的迁移标志着开发工具的重大转变。然而，对于需要编译原生库的开发者来说，使用Android Native Development Kit (NDK)通过命令行进行编译提供了更大的灵活性和控制力。本文将详细介绍如何使用NDK和Cygwin环境在Windows平台上编译Android C/C++动态库。

2. 开发环境搭建

2.1 Cygwin安装与配置

Cygwin提供了类Unix环境，是在Windows上进行NDK开发的理想选择。

1. 从Cygwin官方网站下载安装程序。
2. 在安装过程中，选择合适的下载源。
3. 安装必要的开发包：
   • 方法一：选择安装整个Devel类别。
   • 方法二：手动选择以下包：
     autoconf2.1, automake1.10, binutils, gcc-core, gcc-g++, gcc4-core, gcc4-g++, gdb, pcre, pcre-devel, gawk, make

2.2 NDK下载与安装

NDK版本选择对于编译过程至关重要。本文推荐使用NDK r10c，它支持32位和64位库的编译。

1. 从Android开发者网站下载NDK r10c。
2. 解压NDK到指定目录，无需额外配置。

2.3 环境变量配置

为了便于使用NDK命令，需要配置Cygwin的环境变量：

1. 启动Cygwin，确保生成必要的配置文件。
2. 编辑~/.bash_profile文件，添加以下行：

   export NDK10C=/cygdrive/path/to/your/android-ndk-r10c
   

3. NDK编译流程

3.1 项目结构设置

创建一个包含以下文件的项目目录：

• jni/
  • Android.mk
  • Application.mk
  • 源文件(.cpp)
  • 头文件(.h)

3.2 编译命令

在Cygwin中，导航到jni目录并执行：

$NDK10C/ndk-build

4. Makefile编写

4.1 Android.mk

Android.mk 是 NDK 编译系统的核心文件，定义了模块和编译规则。以下是一个优化后的 Android.mk 示例，展示了如何管理多个模块的编译：

# file: Android.mk

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
ORIGINAL_LOCAL_PATH := $(LOCAL_PATH)

# 设置编译项  module_core  module_a  module_b  final
BUILD_TARGET := module_core

# 编译 module_core 库
ifeq ($(BUILD_TARGET),module_core)
    include $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../../module_core/module_core.mk
endif

# 编译 module_a 库
ifeq ($(BUILD_TARGET),module_a)
    include $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../../module_a/module_a.mk
endif

# 编译 module_b 库
ifeq ($(BUILD_TARGET),module_b)
    include $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../../module_b/module_b.mk
endif

# 编译 final 库
ifeq ($(BUILD_TARGET),module_main)
    include $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../../module_main/module_main.mk

    include $(CLEAR_VARS)
    LOCAL_MODULE := module_core
    LOCAL_SRC_FILES := $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../MyLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libmodule_core.a
    include $(PREBUILT_STATIC_LIBRARY)

    LOCAL_PATH := $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)
    include $(CLEAR_VARS)
    LOCAL_MODULE    := MainAndroid

    CPP_SOURCE_FILES := $(wildcard $(LOCAL_PATH)/*.cpp)  \
    $(wildcard $(LOCAL_PATH)/../../common/test.cpp)
    LOCAL_SRC_FILES := $(CPP_SOURCE_FILES:$(LOCAL_PATH)/%=%)
    LOCAL_LDLIBS    := -llog
    LOCAL_STATIC_LIBRARIES := module_core module_main
    include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)
endif

4.2 Application.mk

Application.mk 定义了应用级的编译设置：

# file: Application.mk
APP_PLATFORM := android-9
APP_STL := stlport_static

# 编译平台 armeabi    arm64-v8a
APP_ABI := armeabi

4.3 模块特定的 Makefile

module_core.mk

# file: module_core.mk
PARENT_LOCAL_PATH := $(LOCAL_PATH)
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_core
CPP_SOURCE_FILES := $(wildcard $(LOCAL_PATH)/*.cpp) \
                    $(wildcard $(LOCAL_PATH)/../common/*.cpp)
LOCAL_SRC_FILES := $(CPP_SOURCE_FILES:$(LOCAL_PATH)/%=%)

LOCAL_LDLIBS    := -llog
LOCAL_PATH := $(PARENT_LOCAL_PATH)
include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)

module_a.mk

# file: module_a.mk
PARENT_LOCAL_PATH := $(LOCAL_PATH)
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_core
LOCAL_SRC_FILES := $(LOCAL_PATH)/../Android/MyLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libmodule_core.a
include $(PREBUILT_STATIC_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_a
CPP_SOURCE_FILES := $(wildcard $(LOCAL_PATH)/*.cpp) \
                    $(wildcard $(LOCAL_PATH)/../common/*.cpp) 
LOCAL_SRC_FILES := $(CPP_SOURCE_FILES:$(LOCAL_PATH)/%=%)

LOCAL_LDLIBS    := -llog 
LOCAL_STATIC_LIBRARIES := module_core
LOCAL_PATH := $(PARENT_LOCAL_PATH)
include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)

module_b.mk

# file: module_b.mk
PARENT_LOCAL_PATH := $(LOCAL_PATH)
LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_core
LOCAL_SRC_FILES := $(LOCAL_PATH)/../Android/MyLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libmodule_core.a
include $(PREBUILT_STATIC_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_a
LOCAL_SRC_FILES := $(LOCAL_PATH)/../Android/MyLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libmodule_a.a
include $(PREBUILT_STATIC_LIBRARY)

include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_MODULE    := module_b
CPP_SOURCE_FILES := $(wildcard $(LOCAL_PATH)/*.cpp)
LOCAL_SRC_FILES := $(CPP_SOURCE_FILES:$(LOCAL_PATH)/%=%)

LOCAL_LDLIBS    := -llog 
LOCAL_STATIC_LIBRARIES := module_core module_a
LOCAL_PATH := $(PARENT_LOCAL_PATH)
include $(BUILD_STATIC_LIBRARY)

4.4 Makefile 技巧解析

1. 模块化编译：
   Android.mk 文件使用 BUILD_TARGET 变量来控制当前编译的模块，允许通过修改单一变量来切换编译目标。

   BUILD_TARGET := module_core
   ifeq ($(BUILD_TARGET),module_core)
       include $(ORIGINAL_LOCAL_PATH)/../../module_core/module_core.mk
   endif
   

2. LOCAL_PATH 管理：
   每个子 Makefile 都保存并恢复 LOCAL_PATH，确保不同模块间的路径正确性。

   PARENT_LOCAL_PATH := $(LOCAL_PATH)
   LOCAL_PATH := $(call my-dir)
   # ... 模块特定代码 ...
   LOCAL_PATH := $(PARENT_LOCAL_PATH)
   

3. 动态文件包含：
   使用 wildcard 函数动态包含源文件，提高了 Makefile 的灵活性。

   CPP_SOURCE_FILES := $(wildcard $(LOCAL_PATH)/*.cpp)
   LOCAL_SRC_FILES := $(CPP_SOURCE_FILES:$(LOCAL_PATH)/%=%)
   

4. 预编译库的使用：
   示例中展示了如何包含预编译的静态库。

   include $(CLEAR_VARS)
   LOCAL_MODULE    := module_core
   LOCAL_SRC_FILES := $(LOCAL_PATH)/../Android/MyLibs/$(TARGET_ARCH_ABI)/libmodule_core.a
   include $(PREBUILT_STATIC_LIBRARY)
   

5. 条件编译：
   使用 ifeq 语句实现条件编译，根据不同的编译目标包含不同的模块。

参考资源

1. Android NDK官方文档
2. GitHub上的开源NDK项目示例