向您的项目添加 C 和 C++ 代码
本文内容
搭配使用Android Studio 2.2 或更高版本与Android Plugin for Gradle 版本 2.2.0 或更高版本时，您可以将 C 和 C++ 代码编译到 Gradle 与 APK 一起封装的原生库中，将这类代码添加到您的应用中。您的 Java 代码随后可以通过 Java 原生接口 (JNI) 调用您的原生库中的函数。如果您想要详细了解如何使用 JNI 框架，请阅读Android 的 JNI 提示。
Android Studio 用于构建原生库的默认工具是 CMake。由于很多现有项目都使用构建工具包编译其原生代码，Android Studio 还支持ndk-build。如果您想要将现有的 ndk-build 库导入到您的 Android Studio 项目中，请参阅介绍如何配置 Gradle 以关联到您的原生库的部分。不过，如果您在创建新的原生库，则应使用 CMake。
本页面介绍的信息可以帮助您使用所需构建工具设置 Android Studio、创建或配置项目以支持 Android 上的原生代码，以及构建和运行应用。
注：如果您的现有项目使用已弃用的ndkCompile工具，则应先打开build.properties文件，并移除以下代码行，然后再将 Gradle 关联到您的原生库：
// Remove this line
android.useDeprecatedNdk = true
实验性 Gradle 的用户注意事项：如果您是以下任意一种情况，请考虑迁移到插件版本 2.2.0 或更高版本并使用 CMake 或 ndk-build 构建原生库：您的原生项目已经使用 CMake 或者 ndk-build；但是您想要使用稳定版本的 Gradle 构建系统；或者您希望支持插件工具，例如CCache。否则，您可以继续使用实验性版本的 Gradle 和 Android 插件。
下载 NDK 和构建工具
要为您的应用编译和调试原生代码，您需要以下组件：
Android 原生开发工具包 (NDK)：这套工具集允许您为 Android 使用 C 和 C++ 代码，并提供众多平台库，让您可以管理原生 Activity 和访问物理设备组件，例如传感器和触摸输入。
CMake：一款外部构建工具，可与 Gradle 搭配使用来构建原生库。如果您只计划使用 ndk-build，则不需要此组件。
LLDB：一种调试程序，Android Studio 使用它来调试原生代码。
您可以使用 SDK 管理器安装这些组件：
在打开的项目中，从菜单栏选择Tools > Android > SDK Manager。
点击SDK Tools标签。
选中LLDB、CMake和NDK旁的复选框，如图 1 所示。
图 1.从 SDK 管理器中安装 LLDB、CMake 和 NDK。
点击Apply，然后在弹出式对话框中点击OK。
安装完成后，点击Finish，然后点击OK。
创建支持 C/C++ 的新项目
创建支持原生代码的项目与创建任何其他 Android Studio 项目类似，不过前者还需要额外几个步骤：
在向导的Configure your new project部分，选中Include C++ Support复选框。
点击Next。
正常填写所有其他字段并完成向导接下来的几个部分。
在向导的Customize C++ Support部分，您可以使用下列选项自定义项目：
C++ Standard：使用下拉列表选择您希望使用哪种 C++ 标准。选择Toolchain Default会使用默认的 CMake 设置。
Exceptions Support：如果您希望启用对 C++ 异常处理的支持，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将-fexceptions标志添加到模块级build.gradle文件的cppFlags中，Gradle 会将其传递到 CMake。
Runtime Type Information Support：如果您希望支持 RTTI，请选中此复选框。如果启用此复选框，Android Studio 会将-frtti标志添加到模块级build.gradle文件的cppFlags中，Gradle 会将其传递到 CMake。
点击Finish。
在 Android Studio 完成新项目的创建后，请从 IDE 左侧打开Project窗格并选择Android视图。如图 2 中所示，Android Studio 将添加cpp和External Build Files组：
图 2.您的原生源文件和外部构建脚本的 Android 视图组。
注：此视图无法反映磁盘上的实际文件层次结构，而是将相似文件分到一组中，简化项目导航。
在cpp组中，您可以找到属于项目的所有原生源文件、标头和预构建库。对于新项目，Android Studio 会创建一个示例 C++ 源文件native-lib.cpp，并将其置于应用模块的src/main/cpp/目录中。本示例代码提供了一个简单的 C++ 函数stringFromJNI()，此函数可以返回字符串“Hello from C++”。要了解如何向项目添加其他源文件，请参阅介绍如何创建新的原生源文件的部分。
在External Build Files组中，您可以找到 CMake 或 ndk-build 的构建脚本。与build.gradle文件指示 Gradle 如何构建应用一样，CMake 和 ndk-build 需要一个构建脚本来了解如何构建您的原生库。对于新项目，Android Studio 会创建一个 CMake 构建脚本CMakeLists.txt，并将其置于模块的根目录中。要详细了解此构建脚本的内容，请参阅介绍如何创建 Cmake 构建脚本的部分。
构建和运行示例应用
点击Run
后，Android Studio 将在您的 Android 设备或者模拟器上构建并启动一个显示文字“Hello from C++”的应用。下面的概览介绍了构建和运行示例应用时会发生的事件：
Gradle 调用您的外部构建脚本CMakeLists.txt。
CMake 按照构建脚本中的命令将 C++ 源文件native-lib.cpp编译到共享的对象库中，并命名为libnative-lib.so，Gradle 随后会将其封装到 APK 中。
运行时，应用的MainActivity会使用System.loadLibrary()加载原生库。现在，应用可以使用库的原生函数stringFromJNI()。
MainActivity.onCreate()调用stringFromJNI()，这将返回“Hello from C++”并使用这些文字更新TextView。
注：Instant Run与使用原生代码的项目不兼容。Android Studio 会自动停用此功能。
如果您想要验证 Gradle 是否已将原生库封装到 APK 中，可以使用APK 分析器：
选择Build > Analyze APK。
从app/build/outputs/apk/目录中选择 APK 并点击OK。
如图 3 中所示，您会在 APK 分析器窗口的lib//下看到libnative-lib.so。
图 3.使用 APK 分析器定位原生库。
提示：如果您想要试验使用原生代码的其他 Android 应用，请点击File > New > Import Sample并从Ndk列表中选择示例项目。
向现有项目添加 C/C++ 代码
如果您希望向现有项目添加原生代码，请执行以下步骤：
创建新的原生源文件并将其添加到您的 Android Studio 项目中。
如果您已经拥有原生代码或想要导入预构建的原生库，则可以跳过此步骤。
创建 CMake 构建脚本，将您的原生源代码构建到库中。如果导入和关联预构建库或平台库，您也需要此构建脚本。
如果您的现有原生库已经拥有CMakeLists.txt构建脚本或者使用 ndk-build 并包含Android.mk构建脚本，则可以跳过此步骤。
提供一个指向您的 CMake 或 ndk-build 脚本文件的路径，将 Gradle 关联到您的原生库。Gradle 使用构建脚本将源代码导入您的 Android Studio 项目并将原生库（SO 文件）封装到 APK 中。
配置完项目后，您可以使用JNI 框架从 Java 代码中访问您的原生函数。要构建和运行应用，只需点击Run
。Gradle 会以依赖项的形式添加您的外部原生构建流程，用于编译、构建原生库并将其随 APK 一起封装。
创建新的原生源文件
要在应用模块的主源代码集中创建一个包含新建原生源文件的cpp/目录，请按以下步骤操作：
从 IDE 的左侧打开Project窗格并从下拉菜单中选择Project视图。
导航到您的模块> src，右键点击main目录，然后选择New > Directory。
为目录输入一个名称（例如cpp）并点击OK。
右键点击您刚刚创建的目录，然后选择New > C/C++ Source File。
为您的源文件输入一个名称，例如native-lib。
从Type下拉菜单中，为您的源文件选择文件扩展名，例如.cpp。
点击Edit File Types
，您可以向下拉菜单中添加其他文件类型，例如.cxx或.hxx。在弹出的C/C++对话框中，从Source Extension和Header Extension下拉菜单中选择另一个文件扩展名，然后点击OK。
如果您还希望创建一个标头文件，请选中Create an associated header复选框。
点击OK。
创建 CMake 构建脚本
如果您的原生源文件还没有 CMake 构建脚本，则您需要自行创建一个并包含适当的 CMake 命令。CMake 构建脚本是一个纯文本文件，您必须将其命名为CMakeLists.txt。本部分介绍了您应包含到构建脚本中的一些基本命令，用于在创建原生库时指示 CMake 应使用哪些源文件。
注：如果您的项目使用 ndk-build，则不需要创建 CMake 构建脚本。提供一个指向您的Android.mk文件的路径，将 Gradle 关联到您的原生库。
要创建一个可以用作 CMake 构建脚本的纯文本文件，请按以下步骤操作：
从 IDE 的左侧打开Project窗格并从下拉菜单中选择Project视图。
右键点击您的模块的根目录并选择New > File。
注：您可以在所需的任意位置创建构建脚本。不过，在配置构建脚本时，原生源文件和库的路径将与构建脚本的位置相关。
输入“CMakeLists.txt”作为文件名并点击OK。
现在，您可以添加 CMake 命令，对您的构建脚本进行配置。要指示 CMake 从原生源代码创建一个原生库，请将cmake_minimum_required()和add_library()命令添加到您的构建脚本中：
# Sets the minimum version of CMake required to build your native library.
# This ensures that a certain set of CMake features is available to
# your build.
cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
# Specifies a library name, specifies whether the library is STATIC or
# SHARED, and provides relative paths to the source code. You can
# define multiple libraries by adding multiple add.library() commands,
# and CMake builds them for you. When you build your app, Gradle
# automatically packages shared libraries with your APK.
add_library( # Specifies the name of the library.
native-lib
# Sets the library as a shared library.
SHARED
# Provides a relative path to your source file(s).
src/main/cpp/native-lib.cpp )
使用add_library()向您的 CMake 构建脚本添加源文件或库时，Android Studio 还会在您同步项目后在Project视图下显示关联的标头文件。不过，为了确保 CMake 可以在编译时定位您的标头文件，您需要将include_directories()命令添加到 CMake 构建脚本中并指定标头的路径：
add_library(...)
# Specifies a path to native header files.
include_directories(src/main/cpp/include/)
CMake 使用以下规范来为库文件命名：
lib库名称.so
例如，如果您在构建脚本中指定“native-lib”作为共享库的名称，CMake 将创建一个名称为libnative-lib.so的文件。不过，在 Java 代码中加载此库时，请使用您在 CMake 构建脚本中指定的名称：
static {
System.loadLibrary(“native-lib”);
}
注：如果您在 CMake 构建脚本中重命名或移除某个库，您需要先清理项目，Gradle 随后才会应用更改或者从 APK 中移除旧版本的库。要清理项目，请从菜单栏中选择Build > Clean Project。
Android Studio 会自动将源文件和标头添加到Project窗格的cpp组中。使用多个add_library()命令，您可以为 CMake 定义要从其他源文件构建的更多库。
添加 NDK API
Android NDK 提供了一套实用的原生 API 和库。通过将NDK 库包含到项目的CMakeLists.txt脚本文件中，您可以使用这些 API 中的任意一种。
预构建的 NDK 库已经存在于 Android 平台上，因此，您无需再构建或将其封装到 APK 中。由于 NDK 库已经是 CMake 搜索路径的一部分，您甚至不需要在您的本地 NDK 安装中指定库的位置 - 只需要向 CMake 提供您希望使用的库的名称，并将其关联到您自己的原生库。
将find_library()命令添加到您的 CMake 构建脚本中以定位 NDK 库，并将其路径存储为一个变量。您可以使用此变量在构建脚本的其他部分引用 NDK 库。以下示例可以定位Android 特定的日志支持库并将其路径存储在log-lib中：
find_library( # Defines the name of the path variable that stores the
# location of the NDK library.
log-lib
# Specifies the name of the NDK library that
# CMake needs to locate.
log )
为了确保您的原生库可以在log库中调用函数，您需要使用 CMake 构建脚本中的target_link_libraries()命令关联库：
find_library(...)
# Links your native library against one or more other native libraries.
target_link_libraries( # Specifies the target library.
native-lib
# Links the log library to the target library.
${log-lib} )
NDK 还以源代码的形式包含一些库，您在构建和关联到您的原生库时需要使用这些代码。您可以使用 CMake 构建脚本中的add_library()命令，将源代码编译到原生库中。要提供本地 NDK 库的路径，您可以使用ANDROID_NDK路径变量，Android Studio 会自动为您定义此变量。
以下命令可以指示 CMake 构建android_native_app_glue.c，后者会将NativeActivity生命周期事件和触摸输入置于静态库中并将静态库关联到native-lib：
add_library( app-glue
STATIC
${ANDROID_NDK}/sources/android/native_app_glue/android_native_app_glue.c )
# You need to link static libraries against your shared native library.
target_link_libraries( native-lib app-glue ${log-lib} )
添加其他预构建库
添加预构建库与为 CMake 指定要构建的另一个原生库类似。不过，由于库已经预先构建，您需要使用IMPORTED标志告知 CMake 您只希望将库导入到项目中：
add_library( imported-lib
SHARED
IMPORTED )
然后，您需要使用set_target_properties()命令指定库的路径，如下所示。
某些库为特定的 CPU 架构（或应用二进制接口 (ABI)）提供了单独的软件包，并将其组织到单独的目录中。此方法既有助于库充分利用特定的 CPU 架构，又能让您仅使用所需的库版本。要向 CMake 构建脚本中添加库的多个 ABI 版本，而不必为库的每个版本编写多个命令，您可以使用ANDROID_ABI路径变量。此变量使用NDK 支持的一组默认 ABI，或者您手动配置 Gradle而让其使用的一组经过筛选的 ABI。例如：
add_library(...)
set_target_properties( # Specifies the target library.
imported-lib
# Specifies the parameter you want to define.
PROPERTIES IMPORTED_LOCATION
# Provides the path to the library you want to import.
imported-lib/src/${ANDROID_ABI}/libimported-lib.so )
为了确保 CMake 可以在编译时定位您的标头文件，您需要使用include_directories()命令，并包含标头文件的路径：
include_directories( imported-lib/include/ )
注：如果您希望封装一个并不是构建时依赖项的预构建库（例如在添加属于imported-lib依赖项的预构建库时），则不需要执行以下说明来关联库。
要将预构建库关联到您自己的原生库，请将其添加到 CMake 构建脚本的target_link_libraries()命令中：
target_link_libraries( native-lib imported-lib app-glue ${log-lib} )
在您构建应用时，Gradle 会自动将导入的库封装到 APK 中。您可以使用APK 分析器验证 Gradle 将哪些库封装到您的 APK 中。如需了解有关 CMake 命令的详细信息，请参阅CMake 文档。
将 Gradle 关联到您的原生库
要将 Gradle 关联到您的原生库，您需要提供一个指向 CMake 或 ndk-build 脚本文件的路径。在您构建应用时，Gradle 会以依赖项的形式运行 CMake 或 ndk-build，并将共享的库封装到您的 APK 中。Gradle 还使用构建脚本来了解要将哪些文件添加到您的 Android Studio 项目中，以便您可以从Project窗口访问这些文件。如果您的原生源文件没有构建脚本，则需要先创建 CMake 构建脚本，然后再继续。
将 Gradle 关联到原生项目后，Android Studio 会更新Project窗格以在cpp组中显示您的源文件和原生库，在External Build Files组中显示您的外部构建脚本。
注：更改 Gradle 配置时，请确保通过点击工具栏中的Sync Project
应用更改。此外，如果在将 CMake 或 ndk-build 脚本文件关联到 Gradle 后再对其进行更改，您应当从菜单栏中选择Build > Refresh Linked C++ Projects，将 Android Studio 与您的更改同步。
使用 Android Studio UI
您可以使用 Android Studio UI 将 Gradle 关联到外部 CMake 或 ndk-build 项目：
从 IDE 左侧打开Project窗格并选择Android视图。
右键点击您想要关联到原生库的模块（例如app模块），并从菜单中选择Link C++ Project with Gradle。您应看到一个如图 4 所示的对话框。
从下拉菜单中，选择CMake或ndk-build。
如果您选择CMake，请使用Project Path旁的字段为您的外部 CMake 项目指定CMakeLists.txt脚本文件。
如果您选择ndk-build，请使用Project Path旁的字段为您的外部 ndk-build 项目指定Android.mk脚本文件。如果Application.mk文件与您的Android.mk文件位于相同目录下，Android Studio 也会包含此文件。
图 4.使用 Android Studio 对话框关联外部 C++ 项目。
点击OK。
手动配置 Gradle
要手动配置 Gradle 以关联到您的原生库，您需要将externalNativeBuild {}块添加到模块级build.gradle文件中，并使用cmake {}或ndkBuild {}对其进行配置：
android {
...
defaultConfig {...}
buildTypes {...}
// Encapsulates your external native build configurations.
externalNativeBuild {
// Encapsulates your CMake build configurations.
cmake {
// Provides a relative path to your CMake build script.
path "CMakeLists.txt"
}
}
}
注：如果您想要将 Gradle 关联到现有 ndk-build 项目，请使用ndkBuild {}块而不是cmake {}，并提供Android.mk文件的相对路径。如果Application.mk文件与您的Android.mk文件位于相同目录下，Gradle 也会包含此文件。
指定可选配置
您可以在模块级build.gradle文件的defaultConfig {}块中配置另一个externalNativeBuild {}块，为 CMake 或 ndk-build 指定可选参数和标志。与defaultConfig {}块中的其他属性类似，您也可以在构建配置中为每个产品风味重写这些属性。
例如，如果您的 CMake 或 ndk-build 项目定义多个原生库，您可以使用targets属性仅为给定产品风味构建和封装这些库中的一部分。以下代码示例说明了您可以配置的部分属性：
android {
...
defaultConfig {
...
// This block is different from the one you use to link Gradle
// to your CMake or ndk-build script.
externalNativeBuild {
// For ndk-build, instead use ndkBuild {}
cmake {
// Passes optional arguments to CMake.
arguments "-DANDROID_ARM_NEON=TRUE", "-DANDROID_TOOLCHAIN=clang"
// Sets optional flags for the C compiler.
cFlags "-D_EXAMPLE_C_FLAG1", "-D_EXAMPLE_C_FLAG2"
// Sets a flag to enable format macro constants for the C++ compiler.
cppFlags "-D__STDC_FORMAT_MACROS"
}
}
}
buildTypes {...}
productFlavors {
...
demo {
...
externalNativeBuild {
cmake {
...
// Specifies which native libraries to build and package for this
// product flavor. If you don't configure this property, Gradle
// builds and packages all shared object libraries that you define
// in your CMake or ndk-build project.
targets "native-lib-demo"
}
}
}
paid {
...
externalNativeBuild {
cmake {
...
targets "native-lib-paid"
}
}
}
}
// Use this block to link Gradle to your CMake or ndk-build script.
externalNativeBuild {
cmake {...}
// or ndkBuild {...}
}
}
要详细了解配置产品风味和构建变体，请参阅配置构建变体。如需了解您可以使用arguments属性为 CMake 配置的变量列表，请参阅使用 CMake 变量。
指定 ABI
默认情况下，Gradle 会针对NDK 支持的 ABI将您的原生库构建到单独的.so文件中，并将其全部封装到您的 APK 中。如果您希望 Gradle 仅构建和封装原生库的特定 ABI 配置，您可以在模块级build.gradle文件中使用ndk.abiFilters标志指定这些配置，如下所示：
android {
...
defaultConfig {
...
externalNativeBuild {
cmake {...}
// or ndkBuild {...}
}
ndk {
// Specifies the ABI configurations of your native
// libraries Gradle should build and package with your APK.
abiFilters 'x86', 'x86_64', 'armeabi', 'armeabi-v7a',
'arm64-v8a'
}
}
buildTypes {...}
externalNativeBuild {...}
}
在大多数情况下，您只需要在ndk {}块中指定abiFilters（如上所示），因为它会指示 Gradle 构建和封装原生库的这些版本。不过，如果您希望控制 Gradle 应当构建的配置，并独立于您希望其封装到 APK 中的配置，请在defaultConfig.externalNativeBuild.cmake {}块（或defaultConfig.externalNativeBuild.ndkBuild {}块中）配置另一个abiFilters标志。Gradle 会构建这些 ABI 配置，不过仅会封装您在defaultConfig.ndk{}块中指定的配置。
为了进一步降低 APK 的大小，请考虑配置 ABI APK 拆分，而不是创建一个包含原生库所有版本的大型 APK，Gradle 会为您想要支持的每个 ABI 创建单独的 APK，并且仅封装每个 ABI 需要的文件。如果您配置 ABI 拆分，但没有像上面的代码示例一样指定abiFilters标志，Gradle 会构建原生库的所有受支持 ABI 版本，不过仅会封装您在 ABI 拆分配置中指定的版本。为了避免构建您不想要的原生库版本，请为abiFilters标志和 ABI 拆分配置提供相同的 ABI 列表。
网友评论