NDK(四)：交叉编译

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上一篇文章中，详细介绍gcc的编译流程，以及静态库和动态库的区别。接下来，就介绍什么是交叉编译，怎样进行交叉编译，也介绍Mac系统上怎样利用iterm2与服务器进行文件传输。

NDK系列文章

[TOC]

什么是交叉编译

介绍交叉编译之前，先介绍一下本地编译。

本地编译

本地编译可以理解为，在当前编译平台下，编译出来的程序只能放到当前平台下运行。比如我上一篇文章中，都是直接在Mac OS平台上编译的，那么就是本地编译，编译出来后也只能再Mac平台上使用，不能放到Android项目中。

交叉编译

交叉编译可以理解为，在当前编译平台下，编译出来的程序能运行在体系结构不同的另一种目标平台上，但是编译平台本身却不能运行该程序。比如接下来我们就要介绍在Mac平台上编写程序，然后编译能够运行在Android平台上的库，就是交叉编译。

为什么需要交叉编译

  • 目标平台的运行速度往往比主机慢得多
  • 整个编译过程是非常消耗资源的，目标平台往往没有足够的内存或磁盘空间

交叉编译Android项目

  1. 下载NDK并解压

    在NDK官网下载NDK并进行解压，才能编译出Android平台上的库，否则直接用Mac OS上的gcc只能为本地编译，也可以直接通过Android Studio进行下载。

    image-20190101202815344

  2. 设置环境变量

    定义了路径的变量，接下来编译的时候，就不用输入长长的路径

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    ➜  export CC=NDK的路径
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    # 我的设置如下，接下来就用指定路径的gcc去编辑
    ➜  export NDK=/Users/guidongyuan/Library/Android/android-ndk-r17c
    ➜  export CC=$NDK/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc
    # 输出NDKPATH变量的内容，可以验证是否设置成功
    ➜  echo $CC

  3. 创建并编写可执行文件

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    # main.c文件

    #include <stdio.h>
    int main(){
        printf("hello world\n");
        return 0;
    }

  4. 交叉编译

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    ➜  $CC -fPIC main.c -o main
    main.c:1:19: fatal error: stdio.h: No such file or directory
     #include <stdio.h>
                       ^
    compilation terminated.

    上面编译运行错误，提示找不到.h文件。因为gcc是用ndk中的，.h也需要用ndk中的，所以需要带上文件路径。

  5. 设置文件路径并重新交叉编译

    交叉编译基本的命令与上一篇文章的一样，区别就是把gcc、ar等换成下载的NDK中

    生成动态库

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    ➜  $CC --sysroot=$NDK/platforms/android-21/arch-arm -isysroot $NDK/sysroot -isystem $NDK/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -fPIC -shared main.c -o libmain.so
    ➜  ls
    libmain.so main.c
    # 查看文件信息，为shared object
    ➜  file libmain.so
    ELF 32-bit LSB shared object, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /system/bin/linker, not stripped

    生成静态库

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    # 先生成.o文件(比动态库少了-shared)
    ➜  $CC --sysroot=$NDK/platforms/android-21/arch-arm -isysroot $NDK/sysroot -isystem $NDK/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -fPIC main.c -o main.o
    # 利用.o文件再生成静态库
    ➜  /Users/guidongyuan/Library/Android/android-ndk-r17c/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-ar r libmain.a main.o
    /Users/guidongyuan/Library/Android/android-ndk-r17c/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-ar: creating libmain.a
    # 查看文件信息
    ➜  file libmain.a
    libmain.a: current ar archive

    参数说明

    --sysroot=<directory>
    设置编译需要的头文件与库文件的查找目录，会分别查找dir/usr/include和dir/usr/lib目录下的文件

    查找头文件

    -isysroot directory
    设置头文件的查找目录，会查找directory/usr/include。注意，该查找只用于搜索头文件，而且会覆盖上面--sysroot设置的路径。

    -isystem directory
    与-isysroot一样，都是设置头文件的查找路径

    查找库文件

    -Ldirectory
    指定库文件查找目录
    -lxx.so
    指定需要链接的库名

    实例：链接ndk的liblog.so日志库

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    # -L需要指定到bin目录
    gcc -L/Users/guidongyuan/Library/Android/android-ndk-r17c/platforms/android-21/arch-arm/usr/bin -llog
    gcc --sysroot=/Users/guidongyuan/Library/Android/android-ndk-r17c/platforms/android-21/arch-arm -llog

在Android平台上测试验证

注意：发送到Android平台上，为上面交叉编译出来的so文件，而且为静态库，尝试发送动态库执行，最后提示Illegal instruction的错误，暂时找不到错误原因。

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# 拷贝到手机sdcard中
➜  adb push libmain.so /sdcard/
# 进入手机路径执行
➜  adb shell
➜  cd /sdcard/
# 执行可执行文件
➜  ./libmain.so
# 如果提示该错误，则需要更改到其他路径
can't execute: Permission denied

执行的时候，如果提示上面的错误，可以参考adb “Permission denied” to run a “./configure” file，链接说到，如果确定该文件是可以执行的文件，拷贝到/data/local/tmp目录下

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# 退出手机的shell
➜  exit
# 重新拷贝到手机sdcard中
➜  adb push libmain.so /data/local/tmp
➜  adb shell
➜  cd /data/local/tmp
➜  ./libmain.so
hello world
# 成功输出hello world

Mac使用iterm2上传、下载文件

使用Mac交叉编译的时候，也尝试用我的VPS的Linux系统进行编译测试，但怎样把编译好的文件发送回我的Mac上呢？解决后顺便在此记录下来

  1. 在Mac上安装Iterm2和lrzsz

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    ➜  brew install iterm2
    ➜  brew install lrzsz

  2. 下载github上的脚本，然后copy到/usr/local/bin中

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    ➜  cd /tmp
    ➜  git clone https://github.com/mmastrac/iterm2-zmodem.git
    ➜  mv /tmp/iterm2-zmodem/iterm2-recv-zmodem.sh /usr/local/bin/iterm2-recv-zmodem.sh
    ➜  mv /tmp/iterm2-zmodem/iterm2-send-zmodem.sh /usr/local/bin/iterm2-send-zmodem.sh

  3. 拷贝iterm2

    具体配置，可以参考上面下载文件夹中的README.MD

    image-20180904082334235

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    Regular expression: rz waiting to receive.\*\*B0100
    Action: Run Silent Coprocess
    Parameters: /usr/local/bin/iterm2-send-zmodem.sh
    Instant: checked
     
    Regular expression: \*\*B00000000000000
    Action: Run Silent Coprocess
    Parameters: /usr/local/bin/iterm2-recv-zmodem.sh
    Instant: checked

  4. 利用ssh连接vps

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    ssh 用户名@IP地址 -p 端口号

  5. Linux上安装lrzsz

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    root@localhost:~# apt-install lrzsz

  6. 然后就可以利用sz、rz上传下载文件了

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    # 如，下载main.c文件到Mac上，执行后选择文件夹保存就可以了
    root@localhost:/home/studyndk# sz main.c

参考资料

公众号：亦袁非猿

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