NDK交叉编译基础(ndk交叉编译工具)

通过这篇文章了解c/c++编译器的基本使用，能够在后续移植第三方框架进行交叉编译时（编译android可用的库），清楚的了解应该传递什么参数，怎么传递参数给编译器，各个参数的意义是什么，从而为后面音视频的深入学习编译ffmpeg做好准备工作。

交叉编译

交叉编译就是程序的编译环境和实际运行环境不一致，即在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。
比如NDK，你在Mac、Win或者Linux上生成的C/C++的代码要在Android平台上运行，就需要使用到交叉编译了。
通俗点说就是你的电脑和手机使用的CPU不同，所以CPU的指令集就不同，比如arm的指令集在X86上就不能运行。

常用的编译工具链

gcc

GNU C编译器。原本只能处理C语言，很快扩展，变得可处理C++。(GNU计划，又称革奴计划。目标是创建一套完全自由的操作系统)

Android在NDK r18之后彻底移除了gcc，默认使用clang编译，所以使用不同版本的ndk对ffmpeg进行交叉编译时会出现同样的脚本在旧版的ndk能编译通过，但是旧版的就不编译不通过的问题。

笔者会在后面的学习过程中使用最新的ndk对最新版的ffmpeg进行交叉编译，并且会通过文章记录学习过程，感兴趣的同学可以持续关注。

g++

GNU c++编译器

gcc和g++都能够编译c/c++，但是编译时候行为不同。

对于gcc与g++会有以下区别：

后缀为.c的源文件，gcc把它当作是C程序，而g++当作是C++程序；后缀为.cpp的，两者都会认为是c++程序
g++会自动链接c++标准库stl，gcc不会
gcc不会定义__cplusplus宏，而g++会

clang

clang 是一个C、C++、Object-C的轻量级编译器。基于LLVM （LLVM是以C++编写而成的构架编译器的框架系统，可以说是一个用于开发编译器相关的库）

对比gcc，clang具有编译速度更快、编译产出更小等优点，但是某些软件在使用clang编译时候因为源码中内容的问题会出现错误。

另外clang++也是一个编译器，clang++与clang就相当于gcc与g++的区别。

静态库和动态库

静态库是指编译链接时，把库文件的代码全部加入到可执行文件中，因此生成的文件比较大，但在运行时也就不再需要库文件了。Linux中后缀名为”.a”。
动态库则与静态库相反，在编译链接时并没有把库文件的代码加入到可执行文件中，而是在程序执行时由运行时链接文件加载库。Linux中后缀名为”.so”。gcc在编译时默认使用动态库。

总结起来就是静态库节省运行时间，动态库节省运行空间，典型的时间换空间，在开发过程中可根据情况自行选择。
Java中在不经过封装的情况下只能直接使用动态库。

编译器过程

一个C/C++文件要经过预处理(preprocessing)、编译(compilation)、汇编(assembly)、和连接(linking)才能变成可执行文件。

我们以最简单的一个c语言程序来做一个例子：

#include <stdio.h>

int main(){
    printf("hello c worldrn");
    return 0;
}

预处理

gcc -E main.c -o main.i

-E的作用是让gcc在预处理结束后停止编译。

预处理阶段主要处理include和define等。它把#include包含进来的.h 文件插入到#include所在的位置，把源程序中使用到的用#define定义的宏用实际的字符串代替。

编译阶段

gcc -S main.i -o main.s

-S的作用是编译后结束，编译生成了汇编文件。

在这个阶段中，gcc首先要检查代码的规范性、是否有语法错误等，以确定代码的实际要做的工作，在检查无误后，gcc把代码翻译成汇编语言。

汇编阶段

gcc -c main.s -o main.o

汇编阶段把 .s文件翻译成二进制机器指令文件.o,这个阶段接收.c, .i, .s的文件都没有问题。

链接阶段

gcc -o main main.s

链接阶段，链接的是函数库。在main.c中并没有定义”printf”的函数实现，且在预编译中包含进的”stdio.h”中也只有该函数的声明。系统把这些函数实现都被做到名为libc.so的动态库。

一步到位：

gcc main.c -o main

到这里我们成功的在 mac 平台生成了可执行文件，运行./main即可看到输出。试想一下我们可以将这个可执行文件拷贝到安卓手机上执行吗？

肯定是不行的，主要原因是两个平台的 CPU 指令集不一样，根本就无法识别指令，这时候交叉编译就排上用场了。

如果你不信可以把 main 可执行文件 push 到手机 /data/local/tmp 里面执行验证一下能否正确输出。

也不一定必须要是/data/local/tmp这个路径，push到任意一个有可读可写可执行的权限的目录下测试均可。

交叉编译实验

下面我们使用ndk来对main.c进行交叉编译，看看编译后的可执行文件是不是真的能在Android上运行。

笔者这里以armeabi为例，在mac平台上进行交叉编译。

既然是gcc被移除了，那我们使用clang来进行交叉编译。

首先找到clang工具链

NDK路径/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/armv7a-linux-androideabi19-clang

执行命令

NDK路径/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/armv7a-linux-androideabi19-clang -o main main.c

在mac平台能能正常生成可执行文件main,我们将可执行文件用push到/data/local/tmp这个目录下，然后使用adb执行./main即可看到输出hello c world。说明我们的交叉编译成功了。

如果不使用clang，如何gcc进行交叉编译呢？

首先也是先找到gcc的工具链

NDK路径/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc

然后执行gcc编译命令

NDK路径/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc -o main main.c

我们发现报错了

这种错误是说在我们编的时候编译器找不到我们引入的 stdio.h 头文件，那怎么告诉编译器 stdio.h 头文件在哪里呢? 下面知识点说明怎么指定这些报错的头文件

我们通过参数告诉gcc工具链到那个目录下去寻找头文件，传递参数进去再次试一下

NDK路径/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc --sysroot=NDK路径/platforms/android-21/arch-arm -isystem NDK路径/sysroot/usr/include -pie -o main main.c

还是报错

因为找不到头文件，我们进去-isystem配置的头文件查找目录中发现aarch64-linux-android和arm-linux-androideabi都存在asm的子目录，所以编译器就不知道用那个了，我们再指定一下即可。

NDK路径/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc --sysroot=NDK路径/platforms/android-21/arch-arm -isystem NDK路径/sysroot/usr/include -isystem NDK路径/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -pie -o main main.c

终于成功了，我们将可执行文件push到手机的/data/local/tmp这个目录下，然后使用adb执行./main即可看到输出hello c world。

在这里我们使用了clang和gcc进行了交叉编译发现clang更加的简单，直接找到工具链的路径即可进行编译了，但是gcc就比较复杂了，需要指定多个参数。

这里需要需要我们明白每个参数的意思是什么：

--sysroot=XX  
    使用xx作为这一次编译的头文件与库文件的查找目录，查找下面的 usr/include usr/lib目录  
-isysroot XX  
    头文件查找目录,覆盖--sysroot ，查找 XX/usr/include  
-isystem XX  
    指定头文件查找路径（直接查找根目录）  
-IXX  
    头文件查找目录  
优先级：  
    -I -> -isystem -> sysroot  (前面的优先级更高)

例如 gcc –sysroot=目录1 -isysroot 目录2 -isystem 目录3 -I目录4 main.c
的意思就是查找目录1/usr/lib 的库文件、
查找目录2 /usr/include 的头文件、
查找目录3 下的头文件、
查找目录4 下的头文件。

-L:XX 指定库文件查找目录 -lxx.so 指定需要链接的库名

例如： 
 gcc -L目录1 -l库名  
 链接ndk的日志库： 
 gcc -LC:NDK路径platformsandroid-21arch-armusrlib  
 -llog  -lGLESv2  
 或者是
 gcc --sysroot=NDK路径platformsandroid-21arch-arm
 -llog -lGLESv2