Android NDK 开发之 CMake 必知必会

栏目: C · 发布时间: 5年前

内容简介:Android Studio 从 2.2 版本起开始支持 CMake ,可以通过 CMake 和 NDK 将 C/C++ 代码编译成底层的库,然后再配合 Gradle 的编译将库打包到 APK 中。这意味就不需要再编写CMake 是一个跨平台构建系统,在 Android Studio 引入 CMake 之前,它就已经被广泛运用了。

Android Studio 从 2.2 版本起开始支持 CMake ,可以通过 CMake 和 NDK 将 C/C++ 代码编译成底层的库,然后再配合 Gradle 的编译将库打包到 APK 中。

这意味就不需要再编写 .mk 文件来编译 so 动态库了。

CMake 是一个跨平台构建系统,在 Android Studio 引入 CMake 之前,它就已经被广泛运用了。

Google 官方网站上有对 CMake 的使用示范,可以参考官方指南。

总结官网对 CMake 的使用,其实也就如下的步骤:

  1. add_library 指定要编译的库,并将所有的 .c.cpp 文件包含指定。
  2. include_directories 将头文件添加到搜索路径中
  3. set_target_properties 设置库的一些属性
  4. target_link_libraries 将库与其他库相关联

如果你对上面的步骤还是不了解,那么接下来就更深入了解 CMake 相关内容吧~~~

CMake 的基本操作

以Clion 作为 工具 来讲解 CMake 的基本使用。

Android NDK 开发之 CMake 必知必会

CMake 编译可执行文件

一个打印 hello world 的 cpp 文件,通过 CMake 将它编译成可执行文件。

在 cpp 的同一目录下创建 CMakeLists.txt 文件,内容如下:

# 指定 CMake 使用版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.9)
# 工程名
project(HelloCMake)
# 编译可执行文件
add_executable(HelloCMake main.cpp )
复制代码

其中,通过 cmake_minimum_required 方法指定 CMake 使用版本,通过 project 指定工程名。

add_executable 就是指定最后编译的可执行文件名称和需要编译的 cpp 文件,如果工程很大,有多个 cpp 文件,那么都要把它们添加进来。

定义了 CMake 文件之后,就可以开始编译构建了。

CMake 在构建工程时会生成许多临时文件,避免让这些临时文件污染代码,一般会把它们放到一个单独的目录中。

操作步骤如下:

# 在 cpp 目录下创建 build 目录
mkdir build
# 调用 cmake 命令生成 makefile 文件
cmake ..
# 编译
make
复制代码

在 build 目录中可以找到最终生成的可执行文件。

这就是 CMake 的一个简单操作,将 cpp 编译成可执行文件,但在 Android 中,大多数场景都是把 cpp 编译成库文件。

CMake 编译静态库和动态库

同样还是一个 cpp 文件和一个 CMake 文件,cpp 文件内容为打印字符串的函数:

#include <iostream>
void print() {
    std::cout << "hello lib" << std::endl;
}
复制代码

同时,CMake 文件也要做相应更改:

cmake_minimum_required(VERSION 3.12)
# 指定编译的库和文件,SHARED 编译动态库
add_library(share_lib SHARED lib.cpp)
# STATIC 编译静态库
# add_library(share_lib STATIC lib.cpp)
复制代码

通过 add_library 指定要编译的库的名称,以及动态库还是静态库,还有要编译的文件。

最后同样地执行构建,在 build 目录下可以看到生成的库文件。

到这里,就基本可以使用 CMake 来构建 C/C++ 工程了。

CMake 基本语法

熟悉了上面的基本操作之后,就必然会遇到以下的问题了:

  • 如果要参与编译的 C/C++ 文件很多,难道每个都要手动添加嘛?
  • 可以把编译好的可执行文件或者库自动放到指定位置嘛?
  • 可以把编译好的库指定版本号嘛?

带着这些问题,还是要继续深入学习 CMake 的相关语法,最好的学习材料就是官网文档 了。

为了避免直接看官方文档时一头雾水,这里列举一些常用的语法命令。

注释与大小写

在前面就已经用到了 CMake 注释了,每一行的开头 # 代表注释。

另外,CMake 的所有语法指令是不区分大小写的。

变量定义与消息打印

通过 set 来定义变量:

# 变量名为 var,值为 hello
set(var hello) 
复制代码

当需要引用变量时,在变量名外面加上 ${} 符合来引用变量。

# 引用 var 变量
${var}
复制代码

还可以通过 message 在命令行中输出打印内容。

set(var hello) 
message(${var})
复制代码

数学和字符串操作

数学操作

CMake 中通过 math 来实现数学操作。

# math 使用,EXPR 为大小
math(EXPR <output-variable> <math-expression>)
复制代码
math(EXPR var "1+1")
# 输出结果为 2
message(${var})
复制代码

math 支持 +, -, *, /, %, |, &, ^, ~, <<, >> 等操作,和 C 语言中大致相同。

字符串操作

CMake 通过 string 来实现字符串的操作,这波操作有很多,包括将字符串全部大写、全部小写、求字符串长度、查找与替换等操作。

具体查看官方文档。

set(var "this is  string")
set(sub "this")
set(sub1 "that")
# 字符串的查找,结果保存在 result 变量中
string(FIND ${var} ${sub1} result )
# 找到了输出 0 ,否则为 -1
message(${result})

# 将字符串全部大写
string(TOUPPER ${var} result)
message(${result})

# 求字符串的长度
string(LENGTH ${var} num)
message(${num})
复制代码

另外,通过空白或者分隔符号可以表示字符串序列。

set(foo this is a list) // 实际内容为字符串序列
message(${foo})
复制代码

当字符串中需要用到空白或者分隔符时,再用双括号 "" 表示为同一个字符串内容。

set(foo "this is a list") // 实际内容为一个字符串
message(${foo})
复制代码

文件操作

CMake 中通过 file 来实现文件操作,包括文件读写、下载文件、文件重命名等。

具体查看官方文档

# 文件重命名
file(RENAME "test.txt" "new.txt")

# 文件下载
# 把文件 URL 设定为变量
set(var "http://img.zcool.cn/community/0117e2571b8b246ac72538120dd8a4.jpg")

# 使用 DOWNLOAD 下载
file(DOWNLOAD ${var} "/Users/glumes/CLionProjects/HelloCMake/image.jpg")
复制代码

在文件的操作中,还有两个很重要的指令 GLOBGLOB_RECURSE

# GLOB 的使用
file(GLOB ROOT_SOURCE *.cpp)
# GLOB_RECURSE 的使用
file(GLOB_RECURSE CORE_SOURCE ./detail/*.cpp)
复制代码

其中, GLOB 指令会将所有匹配 *.cpp 表达式的文件组成一个列表,并保存在 ROOT_SOURCE 变量中。

GLOB_RECURSE 指令和 GLOB 类似,但是它会遍历匹配目录的所有文件以及子目录下面的文件。

使用 GLOBGLOB_RECURSE 有好处,就是当添加需要编译的文件时,不用再一个一个手动添加了,同一目录下的内容都被包含在对应变量中了,但也有弊端,就是新建了文件,但是 CMake 并没有改变,导致在编译时也会重新产生构建文件,要解决这个问题,就是动一动 CMake,让编译器检测到它有改变就好了。

预定义的常量

在 CMake 中有许多预定义的常量,使用好这些常量能起到事半功倍的效果。

  • CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR
    • 指当前 CMake 文件所在的文件夹路径
  • CMAKE_SOURCE_DIR
    • 指当前工程的 CMake 文件所在路径
  • CMAKE_CURRENT_LIST_FILE
    • 指当前 CMake 文件的完整路径
  • PROJECT_SOURCE_DIR
    • 指当前工程的路径

比如,在 add_library 中需要指定 cpp 文件的路径,以 CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR 为基准,指定 cpp 相对它的路径就好了。

# 利用预定义的常量来指定文件路径
add_library( # Sets the name of the library.
             openglutil
             # Sets the library as a shared library.
             SHARED
             # Provides a relative path to your source file(s).
             ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/opengl_util.cpp
             )
复制代码

平台相关的常量

CMake 能够用来在 Window、 Linux 、Mac 平台下进行编译,在它的内部也定义了和这些平台相关的变量。

具体查看官方文档 。

列举一些常见的:

  • WIN32
    • 如果编译的目标系统是 Window,那么 WIN32 为 True 。
  • UNIX
    • 如果编译的目标系统是 Unix 或者类 Unix 也就是 Linux ,那么 UNIX 为 True 。
  • MSVC
    • 如果编译器是 Window 上的 Visual C++ 之类的,那么 MSVC 为 True 。
  • ANDROID
    • 如果目标系统是 Android ,那么 ANDROID 为 1 。
  • APPLE
    • 如果目标系统是 APPLE ,那么 APPLE 为 1 。

有了这些常量做区分,就可以在一份 CMake 文件中编写不同平台的编译选项。

if(WIN32){
    # do something
}elseif(UNIX){
    # do something
}
复制代码

函数、宏、流程控制和选项 等命令

具体参考cmake-commands ,这里面包括了很多重要且常见的指令。

简单示例 CMake 中的函数操作:

function(add a b)
    message("this is function call")
    math(EXPR num "${a} + ${b}" )
    message("result is ${aa}")
endfunction()

add(1 2)
复制代码

其中,function 为定义函数,第一个参数为函数名称,后面为函数参数。

在调用函数时,参数之间用空格隔开,不要用逗号。

宏的使用与函数使用有点类似:

macro(del a b)
    message("this is macro call")
    math(EXPR num "${a} - ${b}")
    message("num is ${num}")
endmacro()

del(1 2)
复制代码

在流程控制方面,CMake 也提供了 if、else 这样的操作:

set(num 0)
if (1 AND ${num})
    message("and operation")
elseif (1 OR ${num})
    message("or operation")
else ()
    message("not reach")
endif ()
复制代码

其中,CMake 提供了 ANDORNOTLESSEQUAL 等等这样的操作来对数据进行判断,比如 AND 就是要求两边同为 True 才行。

另外 CMake 还提供了循环迭代的操作:

set(stringList this is string list)
foreach (str ${stringList})
    message("str is ${str}")
endforeach ()
复制代码

CMake 还提供了一个 option 指令。

可以通过它来给 CMake 定义一些全局选项:

option(ENABLE_SHARED "Build shared libraries" TRUE)

if(ENABLE_SHARED)
    # do something
else()
    # do something   
endif()
复制代码

可能会觉得 option 无非就是一个 True or False 的标志位,可以用变量来代替,但使用变量的话,还得添加 ${} 来表示变量,而使用 option 直接引用名称就好了。

CMake 阅读实践

明白了上述的 CMake 语法以及从官网去查找陌生的指令意思,就基本上可以看懂大部分的 CMake 文件了。

这里举两个开源库的例子:

这两个例子中大量用到了前面所讲的内容,可以试着读一读增加熟练度。

为编译的库设置属性

接下来再回到用 CMake 编译动态库的话题上,毕竟 Android NDK 开发也主要是用来编译库了,当编译完 so 之后,我们可以对它做一些操作。

通过 set_target_properties 来给编译的库设定相关属性内容,函数原型如下:

set_target_properties(target1 target2 ...
                      PROPERTIES prop1 value1
                      prop2 value2 ...)
复制代码

比如,要将编译的库改个名称:

set_target_properties(native-lib PROPERTIES OUTPUT_NAME "testlib" )
复制代码

更多的属性内容可以参考官方文档。

不过,这里面有一些属性设定无效,在 Android Studio 上试了无效,在 CLion 上反而可以,当然也可能是我使用姿势不对。

比如,实现动态库的版本号:

set_target_properties(native-lib PROPERTIES VERSION 1.2 SOVERSION 1 )
复制代码

对于已经编译好的动态库,想要把它导入进来,也需要用到一个属性。

比如编译的 FFmpeg 动态库,

# 使用 IMPORTED 表示导入库
add_library(avcodec-57_lib SHARED IMPORTED)
# 使用 IMPORTED_LOCATION 属性指定库的路径
set_target_properties(avcodec-57_lib PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
                        ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src/main/jniLibs/armeabi/libavcodec-57.so )
复制代码

链接到其他的库

如果编译了多个库,并且想库与库之间进行链接,那么就要通过 target_link_libraries

target_link_libraries( native-lib
                       glm
                       turbojpeg
                       log )
复制代码

在 Android 底层也提供了一些 so 库供上层链接使用,也要通过上面的方式来链接,比如最常见的就是 log 库打印日志。

如果要链接自己编译的多个库文件,首先要保证每个库的代码都对应一个 CMakeLists.txt 文件,这个 CMakeLists.txt 文件指定当前要编译的库的信息。

然后在当前库的 CMakeLists.txt 文件中通过 ADD_SUBDIRECTORY 将其他库的目录添加进来,这样才能够链接到。

ADD_SUBDIRECTORY(src/main/cpp/turbojpeg)
ADD_SUBDIRECTORY(src/main/cpp/glm)
复制代码

添加头文件

在使用的时候有一个容易忽略的步骤就是添加头文件,通过 include_directories 指令把头文件目录包含进来。

这样就可以直接使用 #include "header.h" 的方式包含头文件,而不用 #include "path/path/header.h" 这样添加路径的方式来包含。


以上就是本文的全部内容,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,也希望大家多多支持 码农网

查看所有标签

猜你喜欢:

本站部分资源来源于网络,本站转载出于传递更多信息之目的,版权归原作者或者来源机构所有,如转载稿涉及版权问题,请联系我们

Using Google App Engine

Using Google App Engine

Charles Severance / O'Reilly Media / 2009-5-23 / USD 29.99

With this book, you can build exciting, scalable web applications quickly and confidently, using Google App Engine - even if you have little or no experience in programming or web development. App Eng......一起来看看 《Using Google App Engine》 这本书的介绍吧!

在线进制转换器
在线进制转换器

各进制数互转换器

图片转BASE64编码
图片转BASE64编码

在线图片转Base64编码工具

MD5 加密
MD5 加密

MD5 加密工具