Android和iOS開發(fā)都支持C++開發(fā),可以一套代碼多平臺(tái)使用。同時(shí)C++難以反編譯的特性也可以為Android開發(fā)帶來代碼的保密,另一native特性也可以提高代碼的運(yùn)行效率。
一、為什么使用C/C++
- 便于移植,用C/C++寫得庫可以方便在其他的平臺(tái)上再次使用。
- 代碼的保護(hù),由于java層代碼很容易被反編譯,而C/C++庫反匯難度較大。
- 提高程序的執(zhí)行效率,將要求高性能的應(yīng)用邏輯使用C/C++開發(fā),從而提高應(yīng)用程序的執(zhí)行效率。
- 訪問現(xiàn)有開源庫,需要訪問底層的API或引用一些只有C/C++的庫。
二、開發(fā)工具介紹
盡管Android Studio可以同時(shí)編寫C++和Java代碼,寫完就可以編譯運(yùn)行,但是對(duì)聯(lián)想和錯(cuò)誤提示并不是非常友好,個(gè)人建議C++的整體代碼使用Visual Studio或Xcode編譯開發(fā),聯(lián)想功能非常友好,編譯速度很快,調(diào)試也非常方便。
- Visual Studio(PC)
- Xcode(Mac)
- Android Studio(多平臺(tái))
- eclipse(多平臺(tái))
三、第一行代碼
1. 如何在Objective-C項(xiàng)目中使用C++;
在Objective-C使用C/C++非常簡單,僅僅需要把.m后綴的文件改成.mm即可使用C++,我們通常不會(huì)把.mm的文件寫到整個(gè)項(xiàng)目都有,而是設(shè)計(jì)一個(gè)接口,用來做兩個(gè)語言之間的橋梁,他們之間的交互僅僅在這個(gè)接口。
要點(diǎn):String類型轉(zhuǎn)換
// Objective-C(NSString) -> C++(std::string)
NSString * ocString = @"Hello World,OC";
std::string cppString = [ocString UTF8String];
std::cout<<cppString<<std::endl;
// C++(std::string) -> Objective-C(NSString)
std::string cppString2 = "Hello World,C++";
NSString *ocString2= [NSString stringWithCString:cppString2.c_str() encoding:[NSString defaultCStringEncoding]];
NSLog(@"%@",ocString2);
記得要include相關(guān)的文件
#include <stdio.h>
#include <iostream>
2.在普通的JAVA項(xiàng)目中使用JNI編程
由于我是在MAC下辦公,所以這里就介紹如何在MAC下進(jìn)行JNI開發(fā),在Windows平臺(tái)下的Virtual Studio也很簡單。
第一步:在Xcode下創(chuàng)建一個(gè)普通的C++項(xiàng)目
第二步:關(guān)聯(lián)JavaVM的Framework
路徑:
/System/Library/Frameworks/JavaVM.framework/Frameworks/JavaNativeFoundation.framework/
第三步:創(chuàng)建頭文件,用于和Java交互 cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo.h
#include <JavaVM/jni.h>
#ifndef _Included_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo
#define _Included_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
JNIEXPORT jint JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_add
(JNIEnv *, jclass, jint, jint);
JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_say
(JNIEnv *, jclass, jstring);
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_getInfo
(JNIEnv *, jclass);
JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_nativeToJava
(JNIEnv *, jclass, jobject);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
第四步:創(chuàng)建實(shí)現(xiàn) NativeDemo.cpp
#include "cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo.h"
#include <string>
JNIEXPORT jint JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_add(JNIEnv *, jclass, jint param1, jint param2)
{
jint result = param1 + param2;
return result;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_say(JNIEnv *env, jclass, jstring param)
{
// std::string -> jstring
const char *param_char = env->GetStringUTFChars(param, NULL);
std::string str = param_char;
}
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_getInfo(JNIEnv *env, jclass)
{
// jstring -> std::string
std::string str = "Hi,I am C++.";
jstring result = env->NewStringUTF(str.c_str());
return result;
}
JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_nativeToJava(JNIEnv * env, jclass, jobject obj)
{
// 調(diào)用Java方法
jclass cls = env->FindClass("cn/taoweiji/nativemodule/NativeDemo");
//int subtract(int param1, int param2) -> (II)I
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "subtract", "(II)I");
int result = (int) env->CallIntMethod(obj, mid, 10, 2);
// std::cout<<result<<std::endl;
//常見類型轉(zhuǎn)換例子
//String getInfo();
//-> ()Ljava/lang/String;
//PackageInfo getPackageInfo(String packageName, int flags);
//-> (Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;;
}
第五步:編譯生成JNI文件,按 ?+B (Product -> Build).
編譯后文件
根據(jù)自己的電腦環(huán)境,查找編譯后的文件,我的路徑是
/Users/Wiki/Library/Developer/Xcode/DerivedData/DEMO_MAC_JNI-clxymnzifegyfaajsaattzgxqfbr/Build/Products/Debug/DEMO_MAC_JNI
第六步:編寫JNI接口
package cn.taoweiji.nativemodule;
/**
* 包名和類名稱一定要和前面的C++頭文件對(duì)應(yīng)
* cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo.h
*/
public class NativeDemo {
public static native int add(int param1, int param2);
public static native void say(String name);
public static native String getInfo();
public static native void nativeToJava(NativeDemo nativeDemo);
public int subtract(int param1, int param2) {
System.out.println("NativeDemo:" + String.format("%s - %s = %s", param1, param2, param1 - param2));
return param1 - param2;
}
}
第七步:調(diào)用C++
public class Main {
static {
System.load("/Users/Wiki/Library/Developer/Xcode/DerivedData/DEMO_MAC_JNI-clxymnzifegyfaajsaattzgxqfbr/Build/Products/Debug/DEMO_MAC_JNI");
}
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Hello World!");
int result = NativeDemo.add(1, 2);
System.out.println("1+2=" + String.valueOf(result));
NativeDemo.say("Hello,I am Java.");
System.out.println("getInfo:" + NativeDemo.getInfo());
NativeDemo.nativeToJava(new NativeDemo());
}
}
3. 在ANDROID項(xiàng)目中使用NDK
Android的JNI開發(fā),C++文件必須編寫在獨(dú)立的module里面,Java接口代碼可以編寫在app(module),也可以和C++放在同一個(gè)module,通過gradle關(guān)聯(lián)。詳細(xì)代碼請(qǐng)自行下載demo瀏覽
gradle配置(NativeModule)
apply plugin: 'com.android.library'
android {
compileSdkVersion 23
buildToolsVersion "24.0.0 rc2"
defaultConfig {
minSdkVersion 14
targetSdkVersion 23
versionCode 1
versionName "1.0"
}
buildTypes {
release {
minifyEnabled false
proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android.txt'), 'proguard-rules.pro'
ndk {
moduleName "joyrun"
stl "stlport_static"
ldLibs "log"http://用于解決__android_log_print
abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86", "x86_64", "arm64-v8a"
//add -fexceptions to allow throw error
//add -w to "format not a string literal and no format arguments [-Werror=format-security"
cFlags "-w -fexceptions"
}
}
}
}
dependencies {
compile fileTree(dir: 'libs', include: ['*.jar'])
}
編寫JNI接口
// NativeDemo.java
package cn.taoweiji.nativemodule;
public class NativeDemo {
public static native int add(int param1, int param2);
}
編寫C++接口代碼,JNI文件目錄默認(rèn)是module/src/main/jni,可以通過gradle配置改變
// cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo.h
#include <jni.h>
#ifndef _Included_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo
#define _Included_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
* Class: cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo
* Method: add
* Signature: (II)I
*/
JNIEXPORT jint JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_add(JNIEnv *, jclass, jint, jint);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif
// NativeDemo.cpp
#include "cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo.h"
JNIEXPORT jint JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_add(JNIEnv *, jclass, jint param1, jint param2)
{
jint result = param1 + param2;
return result;
}
調(diào)用
// 靜態(tài)加載
static {
System.loadLibrary("joyrun");
}
//調(diào)用
int result = NativeDemo.add(1,2);
Log.i("1+2=",String.valueOf(result));
四、NDK開發(fā)要點(diǎn)
編譯文件分析
將NativeModule編譯后生成的aar文件后綴改成.zip解壓,可以發(fā)現(xiàn)里面有個(gè)jni文件,打開可以看到"armeabi", "armeabi-v7a", "x86", "x86_64", "arm64-v8a"等文件夾,再打開可以看到是以lib前綴的so格式文件,這就是編譯后的native層文件,我們平常引用的第三方庫(百度地圖)也是要添加這些文件到我們的libs文件夾,不同的名稱代表著不同平臺(tái)相關(guān)的編譯文件,市面上大多數(shù)的手機(jī)都是arm架構(gòu)CPU,x86架構(gòu)的手機(jī)幾乎沒人用(genymotion模擬器屬于x86平臺(tái)),所以我們通常發(fā)布APP不會(huì)考慮x86平臺(tái),僅僅添加armeabi文件即可,但是在開發(fā)過程中建議也添加x86的so文件,以方便我們?cè)谀M器上運(yùn)行。
運(yùn)行庫
Android平臺(tái)帶有一個(gè)微型的C運(yùn)行庫支持庫,成為系統(tǒng)運(yùn)行庫。該運(yùn)行庫不支持一下特性:C標(biāo)準(zhǔn)庫、異常支持、RTTI支持。NDK提供了用于補(bǔ)充系統(tǒng)運(yùn)行庫功能的一些額外的C++運(yùn)行庫。
C++運(yùn)行庫 | C++異常支持 | C++RTTI | C++標(biāo)準(zhǔn)庫 |
---|---|---|---|
系統(tǒng)庫 | No | No | No |
GAbi++ | No | Yes | No |
STLport | No | Yes | Yes |
GNU STL | Yes | Yes | Yes |
-
STLport
STLport是一個(gè)開源的、多平臺(tái)的C標(biāo)準(zhǔn)庫實(shí)現(xiàn)。它提供一個(gè)C標(biāo)準(zhǔn)庫頭文件的完整集合以及對(duì)RTTI的支持。
-
GNU STL
GNU標(biāo)準(zhǔn)C庫,也叫l(wèi)ibstdc-v3,是Android NDK最全面的標(biāo)準(zhǔn)C運(yùn)行庫。它是一個(gè)正在開發(fā)的、以實(shí)現(xiàn)ISO標(biāo)準(zhǔn)C庫為目標(biāo)的開源項(xiàng)目。
gradle配置
- STL運(yùn)行庫引用
- "armeabi", "armeabi-v7a", "x86", "x86_64", "arm64-v8a"等平臺(tái)配置
- C++輸出logcat配置
- 一個(gè)編譯異常解決
- 異常捕獲
// 生成so文件的名稱
moduleName "joyrun"
// 引入STL標(biāo)準(zhǔn)庫
stl "stlport_static"http://gnustl_static
//用于解決__android_log_print
ldLibs "log"
abiFilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86", "x86_64", "arm64-v8a" //添加編譯的平臺(tái)
//add -fexceptions to allow throw error
//add -w to "format not a string literal and no format arguments [-Werror=format-security"
cFlags "-w -fexceptions"
LOGCAT輸出
#include <android/log.h>
#define LOGI(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "tag_joyrun", __VA_ARGS__)
#define LOGE(...) __android_log_print(ANDROID_LOG_ERROR, "tag_joyrun", __VA_ARGS__)
LOGE("Hello Logcat");
類型轉(zhuǎn)換
// std::string -> jstring
std::string str = "Hello World";
jstring result = env->NewStringUTF(str.c_str());
// jstring -> std::string
jstring param;
const char *param_char = env->GetStringUTFChars(param, NULL);
std::string str = param_char;
// jboolean 兩個(gè)值 JNI_TRUE、JNI_FALSE
C++調(diào)用JAVA代碼
//Java
public static native void nativeToJava(NativeDemo nativeDemo);
public int subtract(int param1, int param2) {
Log.e("NativeDemo", String.format("%s - %s = %s", param1, param2, param1 - param2));
return param1 - param2;
}
//C++
JNIEXPORT void JNICALL Java_cn_taoweiji_nativemodule_NativeDemo_nativeToJava(JNIEnv * env, jclass, jobject obj)
{
// 調(diào)用Java方法
jclass cls = env->FindClass("cn/taoweiji/nativemodule/NativeDemo");
jmethodID mid = env->GetMethodID(cls, "subtract", "(II)I");
int result = (int) env->CallIntMethod(obj, mid, 10, 2);
//常見類型轉(zhuǎn)換例子
//String getInfo();
//-> ()Ljava/lang/String;
//PackageInfo getPackageInfo(String packageName, int flags);
//-> (Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;;
}
一鍵生成從JAVA到C++接口代碼腳本
文件:autojavah.sh
#!/bin/sh
export ProjectPath=$(cd "../$(dirname "$1")"; pwd)
export TargetClassName="co.runner.app.jni.NativeDemo"
export SourceFile="${ProjectPath}/app/src/main/java"
export TargetPath="${ProjectPath}/jni-joyrun/src/main/jni"
cd "${SourceFile}"
javah -d ${TargetPath} -classpath "${SourceFile}" "${TargetClassName}"
echo -d ${TargetPath} -classpath "${SourceFile}" "${TargetClassName}"
五、C++面向?qū)ο蠹皹?biāo)準(zhǔn)庫入門
C++類定義
// Demo.hpp
#ifndef Demo_hpp
#define Demo_hpp
#include <stdio.h>
#include <string>
class Demo{
public:
std::string name;
int age = 0;
void say();
static int add(int param1,int param2)
{
return param1 + param2;
}
};
#endif /* Demo_hpp */
類方法的實(shí)現(xiàn)
// Demo.cpp
#include "Demo.hpp"
#include <iostream>
void Demo::say()
{
std::cout<<"name = "<<name<<",age = "<<age<<std::endl;
}
對(duì)象創(chuàng)建及訪問對(duì)象的成員
//對(duì)象創(chuàng)建
Demo d1;
Demo * d2 = new Demo;
// 運(yùn)算符訪問
d1.say();
// 指針訪問
d2->say();
//靜態(tài)函數(shù)訪問
int result = Demo::add(1,2);
std::cout<<"1 + 2 = "<<result<<std::endl;
LIST鏈表
//include相關(guān)文件
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <list>
#include "Demo.hpp"
// 鏈表定義
std::list<Demo> * demos = new std::list<Demo>;
Demo * demo = new Demo;
demo->name = "Wiki";
demo->age = 24;
// 在后面插入數(shù)據(jù)
demos->push_back(*demo);
demo = new Demo;
demo->name = "Wiki2";
demo->age = 25;
// 在前面插入數(shù)據(jù)
demos->push_front(*demo);
// 順序鏈表遍歷
for (std::list<Demo>::iterator iter = demos->begin(); iter != demos->end(); ++iter) {
iter->say();
}
// 反順序鏈表遍歷
for (std::list<Demo>::reverse_iterator iter = demos->rbegin(); iter != demos->rend(); ++iter) {
iter->say();
}
// 獲取指定位置元素
std::list<Demo>::iterator iter = demos->begin();
advance(iter, 1);
iter->say();
指針、引用和值
在C++中,函數(shù)可以用許多不同的方法傳遞參數(shù),比如通過指針、引用或是直接傳值。
// 通過指針
void handle1(Demo *p);
// 通過引用
void handle1(Demo& p);
// 通過值
void handle1(Demo *demo);
堆和棧的理解
- 棧(stack):由操作系統(tǒng)自動(dòng)分配釋放 ,存放函數(shù)的參數(shù)值,局部變量的值等。其操作方式類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧;
- 堆(heap): 一般由程序員分配釋放, 若程序員不釋放,程序結(jié)束時(shí)可能由OS回收,分配方式倒是類似于鏈表。
Demo d1;//棧
Demo * d2 = new Demo;//堆
char c; //棧上分配
char *p = new char[3]; //堆上分配,將地址賦給了p;
垃圾回收
new和C++ delete運(yùn)算符用于動(dòng)態(tài)分配和撤銷內(nèi)存的運(yùn)算符,自己new出來的對(duì)象就要通過delete釋放內(nèi)存。
delete demos;
六、開發(fā)中常用的方法及注意事項(xiàng)(坑)
- 時(shí)間戳獲取方法。
long time = time(0);
- 注意so文件防盜用問題。
- 盡量避免調(diào)用與平臺(tái)有關(guān)的方法,避免移植帶來問題。
- JNI接口的包名不能帶有下劃線‘_’。
相關(guān)源代碼:
- Android: https://github.com/taoweiji/DEMO_NDK
- Objective-C: https://github.com/taoweiji/DEMO_CPP_OC
- MAC-JNI: https://github.com/taoweiji/DEMO_MAC_JNI