交叉编译(NDK)

前言

交叉编译是指在一种计算机体系结构上编译和构建应用程序，但是生成的可执行文件和库是针对另一种不同的体系结构，比如ARM、MIPS、PowerPC、x86 等。

常见的交叉编译工具集：

• GNU 工具链：比如编译ARM64架构可以使用gcc-aarch64-linux-gnu工具，并可以使用gdb-multiarch工具来进行调试，一般用qemu来运行多架构的可执行文件然后使用gdb-multiarch进来远程调试
• Clang/LLVM 工具链：Clang/LLVM 工具链支持许多不同的架构和操作系统
• Android NDK：专门为 Android 平台提供的交叉编译工具集。使用的编译工具链为Clang/LLVM
• Microsoft Visual Studio 工具集：Microsoft Visual Studio 提供了一些用于 Windows 平台的交叉编译工具，包括 Visual C++ 工具集、Windows SDK 和 WDK。
• Intel C++ 编译器：Intel C++ 编译器支持多种架构和操作系统，包括 IA-32、Intel 64、ARM 等。

Android-NDK使用

为了进行交叉编译，需要为每种目标 CPU 架构配置相应的编译工具链和系统头文件，那么就需要下载NDK工具包里面包含了：

• Clang/LLVM 交叉编译的工具集和GNU 工具集（现在一般都是用Clang/LLVM）
• 库文件 libc、libm、libz、liblog 等
• JNI Android 平台的所有系统头文件和 API,比如
  • OpenGL ES
  • OpenSL ES
  • Vulkan
  • MediaCodec
• 调试工具比如gdb\lldb，NDK还提供了一个ndk-gdb这个文件是一个python脚本文件通过封装adb+gdb的方式来远程调试

NDK目录结构

$ wget https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r21e-darwin-x86_64.zip
#我是OSX系统则下载darwin版本

$ ls                                           
CHANGELOG.md/      ndk-gdb*           shader-tools/
NOTICE             ndk-stack*         simpleperf/
NOTICE.toolchain   ndk-which*         source.properties
README.md/         package.xml        sources/
build/             platforms/         sysroot/
meta/              prebuilt/          toolchains/
ndk-build*         python-packages/   wrap.sh/

工具（外层是一个链接壳）：

• ndk-build：bash编译脚本，用于构建编译 C/C++ 命令，内部通过调用Clang/llvm工具集、Cmake工具最终生成可用于 Android 应用程序的共享库。
• ndk-gdb： python脚本。用于调试 Android 应用程序的 GDB 调试器。
• ndk-stack：用于解析崩溃日志的工具，可以将崩溃堆栈转换为可读的形式，以方便分析和修复错误。
• ndk-depends： python脚本。用于检查 C/C++ 代码的依赖关系。
• ndk-which： bash脚本。用于查找 NDK 工具链中的特定工具的路径。

目录：

• toolchains： 包含各种支持的 CPU 架构的编译器和工具链。

• platforms： 包含可用于构建本地库的 Android 平台版本。

• sysroot：包含头文件和库，这些库可以在特定平台版本上构建本地库时使用，里面包含vulkan框架的共享库、头文件。

• sources：包含 Android 系统源代码，可以在构建本地库时使用。

• build：ndk-build工具的工作目录，内包含build-shader-tools.py是一个用于将使用 OpenGL Shading Language (GLSL) 编写的着色器代码编译成可被 Android 应用程序使用的格式的 Python 脚本，该应用程序使用 Android NDK (Native Development Kit) 进行开发.

  • build-shader-tools.py 是一个用于将使用 OpenGL Shading Language (GLSL) 编写的着色器代码编译成可被 Android 应用程序使用的格式的 Python 脚本，该应用程序使用 Android NDK (Native Development Kit) 进行开发。该脚本通常作为使用 OpenGL ES 进行图形渲染的 Android 应用程序构建过程的一部分使用。它以一个或多个 GLSL 文件作为输入，并生成可在应用程序中加载和使用的二进制文件

• simpleperf： simpleperf工具的 C++ 代码和相关的构建脚本，用于编译 simpleperf工具可执行文件

  • simpleperf 是一个用于在 Android 系统上进行性能分析的工具。它是一个命令行工具，可帮助开发人员分析应用程序在运行时的 CPU 使用情况、函数调用频率、线程活动等方面的性能数据。可以通过 ndk-build 脚本来编译 simpleperf 工具的源代码，并生成 simpleperf 可执行文件

• shader-tools 包含了 GLSL 编译器等其他工具，用于生成、调试 GLSL 代码，并构建 OpenGL ES 应用程序

Toolchains目录：

$ ls                                           
aarch64-linux-android-4.9/ renderscript/
arm-linux-androideabi-4.9/ x86-4.9/
llvm/                      x86_64-4.9/

• renderscript ：于构建 RenderScript 应用程序的工具集合（包含llvm-rs-cc编译器）。RenderScript 是一种高性能计算框架，可以在 Android 应用程序中使用，用于处理图像、音频、视频等大数据集合
• aarch64/arm/x86/x86_64 -4.9：用于构建各个架构的工具链目录，其中4.9表示使用GCC 4.9作为交叉编译工具集编译文件
• llvm ：里面存放着clang/llvm工具集以及和上面GCC一样各个架构的库文件

主流的Android NDK交叉编译

• Clang/llvm作为编译工具集，clang编译速度，以及代码优化比GCC强，并且clang本身就是一个可用于多架构编译前端编译器
• aarch64-linux-android作为编译架构，目前的绝大部分Android真机都是armv8-a架构，小部分老手机使用armv7架构，x86\x64在移动端市场上基本都是手机模拟器在使用