Android进阶NDKAndroid进阶之旅

1.CMake基础：

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 1.1 CMake 是什么：
  (1).CMake是一个支持生成跨平台建构文件的工具
  (2).CMake并不直接建构最终的软件，而是描述项目文件被编译的过程，生成标准的建构档（如 Unix 的 Makefile 或 VS 的 projects/workspaces），然后再以对应平台的建构方式使用。

  1.2 CMake源文件：
   (1).CMake编写的源⽂件以CMakeLists.txt 命名或以.cmake为扩展名
   (2).CMake的源⽂件包括 命令和注释
   (3).CMake源文件中所有有效的语句都是命令
         可以是内置命令或者自定义的函数(function) 或 宏命令(macro）
   (4).可以通过add_subdirectory()命令把子录的CMake源文件添加进来


 1.3 CMake编译C/C++原理：
   (1).CMake比Unix的make更为高级，使用起来要方便得多。
   (2).终端cmake命令将CMakeLists.txt文件建构为make所需要的makefile文件，
         最后用make命令编译源码生成可执行程序或共享库(so(shared object))
         因此CMake在Linux终端执行步骤总的来说就两个：
         1.cmake
         2.make
   (3).终端执行cmake后会生成很多编译中间文件以及makefile文件，
       一般会新建一个build目录专门用来编译：
        1.mkdir build
        2.cd build
        3.cmake ..
        4.make
 
       build的创建也可以在CMakeLists.txt中使用命令创建。
       cmake指向CMakeLists.txt所在的目录，
       cmake .. 表示当前CMakeLists.txt目录的上一级目录

对于一个庞大的工程，编写Makefile相当复杂，
有了CMake工具之后就可以读入所有源文件，自动生成Makefile等构建文件。

2.CMake注释：

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(1).单行注释：#注释内容
(2).多行注释：可以使用括号来实现多行注释：
                       #[[多行注释
                           多行注释
                           多行注释]]

3.CMake变量：

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   (1).CMake中所有的变量都是string类型。
   (2).set()/unset()：声明/移除一个变量
   (3).声明变量：set(变量名 变量值)
                           set(var 123)
   (4).引用变量：${变量名}
                          ${var}
   (5).打印变量：message("变量名 = ${变量名}")
                          message("var = ${var}")
示例：
set(var 123)
message("var=${var}")

4.CMake列表(LISTS)

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   (1).列表也是字符串，可以把列表看做是一个特殊的变量，这个变量有多个值。
   (2).语法格式：set(列表名 值1 值2 ... 值n)  或  set(列表名 “值1;值2;...值n”)
   (3).声明列表：set(列表名 值1 值2 ... 值n)  或  set(列表名 “值1;值2;...值n”)
                           set(list_var 1 2 3 4 5)          或  set(list_var "1;2;3;4;5")
   (4).引用列表：${列表名}
   (5).打印列表：message("列表名 = ${列表名}")
                          message("list_var = ${list_var}")
                          
示例：
set(list_aa 1 2 3 4 5)
message("list=${list_aa}")

5.CMake中变量的作用域

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(1).全局层：cache变量，在整个项目范围可见，
                   一般在set定义变量式，指定CACHE参数就能定义cache变量
(2).目录层：在当前⽬录CMakeLists.txt中定义，
                    以及在该文件包含的其他CMake源文件中定义的变量
(3).函数层：在命令函数中定义的变量，属于函数作用域内的变量

6.CMake流程控制

(1).操作符：
优先级： () > 一元 > 二元 > 逻辑

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一元：

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EXIST:如果指定的文件或目录存在，则为true
COMMAND:如果给定的name是可以调用的命令、宏或函数，则为true
DEFINED:如果定义了给定<name>的变量、缓存变量或环境变量，则为true.(变量的值无关紧要)

二元：

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EQUAL:相等（如果给定的字符串或变量的值是有效数字且等于右侧的数字，则为true）
LESS：小于(如果给定的字符串或变量的值是有效数字且小于右侧的数字，则为true)
LESS_EQUAL:小于或等于(如果给定的字符串或变量的值是有效数字且小于或等于右侧的数字，则为true)
GREATER:大于(如果给定的字符串或变量的值是有效数字且大于右侧的数字，则为true)
GREATER_EQUAL:大于或等于（如果给定的字符串或变量的值是有效数字且大于或等于右侧的数字，则为true）
STREQUAL:字符等于（如果给定的字符串或变量的值按字典顺序(lexicographically)等于右侧的字符串或变量，则为true）
STRLESS:字符小于(如果给定的字符串或变量的值按字典顺序(lexicographically)小于右侧的字符串或变量，则为true）
STRLESS_EQUAL:小于或等于(如果给定的字符串或变量的值按字典顺序(lexicographically)小于或等于右侧的字符串或变量，则为true)
STRGREATER:字符大于(如果给定的字符串或变量的值按字典顺序(lexicographically)大于右侧的字符串或变量，则为true)
STRGREATER_EQUAL:字符大于或等于（如果给定的字符串或变量的值按字典顺序(lexicographically)等于右侧的字符串或变量，则为true）
#VERSION_EQUAL也就是取整比较（任何非整数版本组件或版本组件的非整数结尾部分都会在该点有效截断字符串)
VERSION_EQUAL:等于(如果给定的字符串或变量的值等于右侧的值，则为true)
VERSION_LESS:小于（如果给定的字符串或变量的值等于右侧的值，则为true）
VERSION_LESS_EQUAL:小于或等于(如果给定的字符串或变量的值小于或等于右侧的值，则为true)  
VERSION_GREATER:大于(如果给定的字符串或变量的值大于右侧的值，则为true)
VERSION_GRATER_EQUAL:大于或等于(如果给定的字符串或变量的值大于或等于右侧的值，则为true)
MATCHES:正则表达式匹配(如果给定的字符串或变量的值与给定的正则表达式匹配(matches)，则为true)

逻辑：

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NOT: ！  如果条件不为ture,，则为true
AND: && 如果这两个条件都被单独被认为是true，则为true
OR: || 如果任一条件单独被认为是true,则为true

变量值参考网址：http://t.csdn.cn/IfYPc

(2).布尔常量值：

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(3).条件命令 if():

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     语法格式：
         if (表达式)
             COMMAND(ARGS...)
         elseif(表达式)
             COMMAND(ARGS...)
         else(表达式)
             COMMAND(ARGS...)
         endif(表达式)

     示例：
         set(if_tap OFF)
         set(elseif_tap ON)
 
         if(${if_tap})
              message("if")
         elseif(${elseif_tap})
              message("elseif")
         else(${if_tap})
              message("else")
         endif(${if_tap})
 
     elseif和else部分是可选的， 也可以使⽤多个elseif部分
     缩进和空格对语句的解析没有影响

(4).循环命令 while():
     语法格式：
         while(表达式)
             COMMAND(ARGS...)
         endwhile(表达式)
	
     示例：
         set(a "")
         while(NOT a STREQUAL "xxx")
             set(a "${a}x")
             message("a = ${a}")
         endwhile()
      
     break() 可以跳出整个循环
     continue() 可以跳出当前循环

(5).循环遍历 foreach():
     语法格式：
         foreach(循环变量 参数1 参数2... 参数N)
              COMMAND(ARGS...)
         endforeach(循环变量)
         
         遍历RANGE:
         #循环范围从start到stop，循环增量为step
         foreach(循环变量 RANGE start stop step)
              COMMAND(ARGS...)
         endforeach(循环变量)
         
         遍历LISTS：
         foreach(循环遍历 IN LISTS 列表)
              COMMAND(ARGS...)
         endforeach(循环变量)
 
     示例：
         foreach(item 1 2 3)
             message("item = ${item}")
         endforeach(item)
         
         #RANGE：RANGE 4 表示从0到4
         foreach(item RANGE 4)
             message("item = ${item}")
         endforeach(item)
     
         #RANGE：打印 1 3 5
         foreach(item RANGE 1 5 2)
             message("item = ${item}")
         endforeach(item)
 
         #LISTS：
         set(list_var 1 2 3)
         foreach(item IN LISTS list_var)
             message("item = ${item}")
         endforeach(item)
 
       foreach也支持 break() 和 continue() 命令跳出循环

7.CMake自定义函数命令

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语法格式：
function(<name>[arg1 [arg3 [arg3...]]])
     COMMAND(ARGS...)
endfunction(<name>)

调用格式：
name(参数列表)

示例：
function(func x y z)
    message("call function func")
    message("x = ${x}")
    message("y = ${y}")
    message("z = ${z}")
    # ARGC 内置变量   参数个数
    message("ARGC = ${ARGC}")
    # ARGVn 内置变量   第 n 个参数，从0开始
    message("arg1 = ${ARGV0}")
    message("arg2 = ${ARGV1}")
    message("arg3 = ${ARGV2}")
     # ARGV 内置变量   参数列表
    message("all args = ${ARGV}")
endfunction(func)

调用：fun(1 2 3)

8.CMake自定义宏命令

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语法格式：
macro(<name>[arg1 [arg3 [arg3...]]])
     COMMAND(ARGS...)
endmacro(<name>)

调用格式：
name(实参列表)

示例：
marco(ma x y z)
    message("call macro ma")
    message("x = ${x}")
    message("y = ${y}")
    message("z = ${z}")
endmacro(ma)    

调用：ma(1 2 3)

函数命令有自己的作用域
宏的作用域和调用者的作用域是一样的
作用域：
全局层:cache变量，在整个项目范围可见，一般在set定义变量时，指定CACHE参数就能定义为cache变量。
目录层:在当前目录CMakeLists.txt中定义，以及在该文件包含的其他cmake源文件中定义的变量。
函数层:在命令函数中定义的变量，属于函数作用域内的变量。

9.CMake常用变量

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CMake预设了一些常用变量，这些变量通常会在编写CMakeLists.txt文件时使用到：
CMAKE_MAJOR_VERSION：cmake 主版本号
CMAKE_MINOR_VERSION：cmake 次版本号
CMAKE_C_FLAGS：设置 C 编译选项
CMAKE_CXX_FLAGS：设置 C++ 编译选项
PROJECT_SOURCE_DIR：工程的根目录
PROJECT_BINARY_DIR：运行 cmake 命令的目录
CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR：当前CMakeLists.txt 所在路径
CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR：目标文件编译目录
EXECUTABLE_OUTPUT_PATH：重新定义目标二进制可执行文件的存放位置
LIBRARY_OUTPUT_PATH：重新定义目标链接库文件的存放位置
UNIX：如果为真，表示为UNIX-like的系统，包括AppleOSX和CygWin
WIN32：如果为真，表示为 Windows 系统，包括 CygWin
APPLE：如果为真，表示为 Apple 系统
CMAKE_SIZEOF_VOID_P：表示void*的大小（例如为4或者8），可以使用其来判断当前构建为32位还是64位
CMAKE_CURRENT_LIST_DIR：表示正在处理的CMakeLists.txt文件所在目录的绝对路径
CMAKE_ARCHIVE_OUTPUT_DIRECTORY：用于设置ARCHIVE目标的输出路径
CMAKE_LIBRARY_OUTPUT_DIRECTORY：用于设置LIBRARY目标的输出路径
CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY：用于设置RUNTIME目标的输出路径

10.CMake常用命令

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(1) project命令：
命令语法:project(<projectname> [languageName1 languageName2 ...])
命令简述:用于指定项目的名称
使用范例:project(Main)

(2) cmake_minimum_required命令:
命令语法:cmake_minimum_requried(VERSION major[.minor[.patch)
命令简述:用于指定需要的CMake的最低版本
使用范例:cmake_minimum_requried(VERSION 2.8.3)

(3) aux_source_directory命令:
命令语法:aux_source_directory(<dir> <variable>)
命令简述:用于包含源文件目录，dir目录下的所有源文件的名字保存在变量variable中
使用范例：aux_source_directory(${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/src  DIR_SRCS)

(4) add_executable命令:
命令语法：add_executable(<name> [WIN32] [MACOSX_BUNDLE][EXCLUDE_FROM_ALL] source1 source2 … sourceN)
命令简述:用于指定从一组源文件source1 source2 ... sourceN 编译出一个可执行文件且命名为name
使用范例:add_executable(Main $(DIR_SRCS))

(5) add_library命令:
命令语法：add_library([STATIC | SHARED | MODULE] [EXCLUDE_FROM_ALL] source1source2 … sourceN)
命令简述：用于指定从一组源文件 source1 source2 ... sourceN编译出一个库文件且命名为name
使用范例：add_library(Lib $(DIR_SRCS))

(6) add_dependencies命令:
命令语法：add_dependencies(target-name depend-target1 depend-target2 …)
命令简述：用于指定某个目标（可执行文件或者库文件）依赖于其他的目标。
        这里的目标必须是add_executable、add_library、add_custom_target命令创建的目标
        
(7) add_subdirectory命令:
命令语法：add_subdirectory(source_dir [binary_dir] [EXCLUDE_FROM_ALL])
命令简述:用于添加一个需要进行构建的子目录
使用范例:add_subdirectory(Lib)

(8) target_link_libraries命令:
命令语法：target_link_libraries(<target> [item1 [item2 […]]][[debug|optimized|general] ] …)
命令简述:用于指定target需要链接item1 item2 ...。这里target必须已经被创建，链接的item可以是已经存在的target（依赖关系会自动添加）
使用范例:target_link_libraries(Main Lib)

(9) set命令：
命令简述：用于设定变量 variable 的值为 value。如果指定了 CACHE 变量将被放入 Cache（缓存）中。
命令语法：set(<variable> <value> [[CACHE <type><docstring> [FORCE]] | PARENT_SCOPE])
使用范例：set(ProjectName Main)

(10) unset命令：
命令语法：unset(<variable> [CACHE])
命令简述：用于移除变量 variable。如果指定了 CACHE 变量将被从 Cache 中移除。
使用范例：unset(VAR CACHE)

(11) message命令：
命令语法：message([STATUS|WARNING|AUTHOR_WARNING|FATAL_ERROR|SEND_ERROR] “message todisplay”…)
命令简述:用于输出信息
使用范例:message(“Hello World”)

(12) include_directories命令：
命令语法：include_directories([AFTER|BEFORE] [SYSTEM] dir1 dir2 …)
命令简述：用于设定目录，这些设定的目录将被编译器用来查找 include 文件
使用范例：include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib)

(13) find_path命令：
命令语法：find_path(<VAR> name1 [path1 path2 …])
命令简述：用于查找包含文件name1的路径，如果找到则将路径保存在VAR中（此路径为一个绝对路径），如果没有找到则结果为<VAR>-NOTFOUND.默认情况下，VAR会被保存在Cache中，这时候我们需要清除VAR才可以进行下一次查询（使用unset命令）
find_path(LUA_INCLUDE_PATH lua.h ${LUA_INCLUDE_FIND_PATH})
if(NOT LUA_INCLUDE_PATH)
     message(SEND_ERROR "Header file lua.h not found")
endif()

(14) find_library命令：
命令语法：find_library(<VAR> name1 [path1 path2 …])
命令简述：用于查找库文件 name1 的路径，如果找到则将路径保存在 VAR 中（此路径为一个绝对路径），
        如果没有找到则结果为 <VAR>-NOTFOUND。
        一个类似的命令 link_directories 已经不太建议使用了
        
(15) add_definitions命令：
命令语法：add_definitions(-DFOO -DBAR …)
命令简述：用于添加编译器命令行标志（选项），通常的情况下我们使用其来添加预处理器定义
使用范例：add_definitions(-D_UNICODE -DUNICODE)

(16) file命令：
命令简述：此命令提供了丰富的文件和目录的相关操作（这里仅说一下比较常用的）
使用范例：
# 目录的遍历
# GLOB 用于产生一个文件（目录）路径列表并保存在variable 中
# 文件路径列表中的每个文件的文件名都能匹配globbing expressions（非正则表达式，但是类似）
# 如果指定了 RELATIVE 路径，那么返回的文件路径列表中的路径为相对于 RELATIVE 的路径
file(GLOB variable [RELATIVE path][globbing expressions]...)

# 获取当前目录下的所有的文件（目录）的路径并保存到 ALL_FILE_PATH 变量中
file(GLOB ALL_FILE_PATH ./*)
# 获取当前目录下的 .h 文件的文件名并保存到ALL_H_FILE 变量中
# 这里的变量CMAKE_CURRENT_LIST_DIR 表示正在处理的 CMakeLists.txt 文件的所在的目录的绝对路径（2.8.3 以及以后版本才支持）

NDK（Native Development Kit）是一个用于在Android平台上开发C/C++原生代码的工具集。在NDK中，静态库（Static Library）和动态库（Dynamic Library）是两种不同的库文件形式。

静态库(SHARED)是将代码和依赖的库函数编译链接成一个可执行文件时静态地被调用的库。它的特点是将所有代码和依赖性都包含在文件内部，使得可执行文件独立性强，不依赖于其他外部库。静态库在编译时会将所有函数和数据都复制到可执行文件中，因此可执行文件的大小会增加。每次更新或修改静态库中的代码时，都需要重新编译和链接可执行文件。

动态库(STATIC)是独立于可执行文件的共享库，它在程序运行时被动态加载和链接到内存中。动态库可以被多个可执行文件共享，从而提供了代码的重用性和节省了可执行文件的大小。当应用程序需要使用动态库时，操作系统会在运行时加载它们，以提供所需的函数和资源。这样可以在不重新编译和链接可执行文件的情况下更新和修改动态库。

总结：

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1. 静态库在编译时将代码和依赖性复制到可执行文件中，使得可执行文件独立性强，但会增加可执行文件的大小。
2. 动态库在程序运行时被动态加载和链接到内存中，可以被多个可执行文件共享，提供了代码的重用性和节省了可执行文件的大小。
3. 静态库需要重新编译和链接可执行文件才能更新和修改，而动态库可以在不重新编译和链接可执行文件的情况下更新和修改。
4. 静态库适合于对独立性要求较高的场景，而动态库适合于代码重用和共享的场景。

后缀或格式在NDK中，静态库和动态库的文件后缀或格式通常使用以下常见的命名约定：

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1. 静态库的文件后缀或格式可以是：
   - Linux系统上：.a
   - Windows系统上：.lib
   - macOS系统上：.a
   此外，静态库还可以被压缩或归档成.tar.gz或.zip等文件格式。

2. 动态库的文件后缀或格式可以是：
   - Linux系统上：.so (Shared Object)
   - Windows系统上：.dll (Dynamic Link Library)
   - macOS系统上：.dylib (Dynamic Library)
   
这些是常见的命名约定，但并不是绝对的规定，具体的后缀或格式可能会因编译器、操作系统或项目设置的不同而有所变化。
在使用NDK开发时，可以根据具体需求和平台要求选择适当的文件后缀或格式来命名静态库和动态库。

CMakeLists.txt 文件详解

【1】 设置cmake最小版本

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# 设置cmake最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)

【2】指定项目

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# 指定项目
project("jniproject")

【3】导入库目录

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# 导入头文件目录
include_directories("C:/Program Files/Java/jdk-18.0.1.1/include")

相当于 -I，如果C/C++中没有指定头文件的具体路径，在cmake中用include_directories指定头文件的目录也是可以的。

【4】生成一个动态库

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# 生成一个动态库（windows：dll，android：so）
# 可以引入多个文件，多个文件用空格或者换行隔开
add_library(jniproject SHARED src/main/cpp/native-lib.cpp src/main/cpp/Test.cpp)

add_library可以指定多个源码文件，但是如果文件比较多的话也是一件麻烦的事情。
这里有两种方法可以指定目录中所有的文件：

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# 指定一个或多个目录中所有对应的文件，并将名称保存到 DIR_SRCS 变量（可以指定多个目录）
file(GLOB DIR_SRCS src/main/cpp/*.cpp)
message("DIR_SRCS:=============${DIR_SRCS}")
add_library(jniproject SHARED ${DIR_SRCS})

或者 

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# 查找目录所有源文件 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
# 不能查找子目录
aux_source_directory(src/main/cpp/ DIR_SRCS)#src/main/cpp源文件路径
message("DIR_SRCS:=============${DIR_SRCS}")
add_library(jniproject SHARED ${DIR_SRCS})

【5】引入其它cmakelist

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# 添加 child 子目录下的cmakelist
add_subdirectory(child)

【6】指定动态库或静态库路径，或预处理

有两种方法：

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# 设置一个变量
# CMAKE_CXX_FLAGS c++参数
# CMAKE_C_FLAGS c参数
# CMAKE_C_FLAGS = --sysroot=XX
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/${ANDROID_ABI}")

或者

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# 引入静态库或者动态库
# 第一个参数：库名称
# 第二个参数：SHARED：动态库 STATIC：静态库
# IMPORTED 表示以导入的方式添加进来（预编译静态/动态库）
add_library(Test STATIC IMPORTED)
set_target_properties(Test PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/${ANDROID_ABI}/libTest.a)

【7】生成可执行文件，在Android上不适用

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# 生成可执行文件(生成exe文件， 在VS工具上可用)
add_executable (jniproject1 native-lib.cpp)

【8】查找一个ndk自带库

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# log-lib 是变量名称  log是动态库名称 将liblog.so或liblog.a的路径赋值给log-lib
find_library(log-lib log)

将日志库log的路径赋值到变量log-lib中。

【9】链接ndk自带的库

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# 链接ndk自带的库
target_link_libraries(
        jniproject        # 链接 libjniproject.so
        Test              # 链接 libTest.so
        ${log-lib})       # 链接 liblog.so

【10】Cmake基本配置

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# 设置cmake最小版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.18.1)

# 指定项目
project("jniproject")

# 导入头文件目录
# include_directories("C:/Program Files/Java/jdk-18.0.1.1/include")

# 生成一个动态库（windows：dll，android：so）
# 可以引入多个文件，多个文件用空格或者换行隔开
# add_library(jniproject SHARED src/main/cpp/native-lib.cpp src/main/cpp/Test.cpp)

# 指定一个或多个目录中所有对应的文件，并将名称保存到 DIR_SRCS 变量（可以指定多个目录）
# file(GLOB DIR_SRCS src/main/cpp/*.cpp)
# message("DIR_SRCS:=============${DIR_SRCS}")
# add_library(jniproject SHARED ${DIR_SRCS})

# 查找目录所有源文件 并将名称保存到 DIR_SRCS 变量
# 不能查找子目录
aux_source_directory(src/main/cpp/ DIR_SRCS)
message("DIR_SRCS:=============${DIR_SRCS}")
add_library(jniproject SHARED ${DIR_SRCS})

# 添加 child 子目录下的cmakelist
# add_subdirectory(child)

# 设置一个变量
# CMAKE_CXX_FLAGS c++参数
# CMAKE_C_FLAGS c参数
# CMAKE_C_FLAGS = --sysroot=XX
# set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/${ANDROID_ABI}")

# 引入静态库或者动态库
# 第一个参数：库名称
# 第二个参数：SHARED：动态库 STATIC：静态库
# IMPORTED 表示以导入的方式添加进来（预编译静态/动态库）
add_library(Test STATIC IMPORTED)
set_target_properties(Test PROPERTIES IMPORTED_LOCATION ${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/cpp/${ANDROID_ABI}/libTest.a)

# 输出 Android_ABI 的值
message("ANDROID_ABI =================: ${ANDROID_ABI}")

# 生成可执行文件(生成exe文件， 在VS工具上可用)
# add_executable (jniproject1 native-lib.cpp)

# log-lib 是变量名称  log是动态库名称 将liblog.so或liblog.a的路径赋值给log-lib
find_library(log-lib log)

# 链接ndk自带的库
target_link_libraries(
        jniproject        # 链接 libjniproject.so
        Test              # 链接 libTest.so
        ${log-lib})       # 链接 liblog.so

原文链接：https://www.jianshu.com/p/f65dec960e8e