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c/c 在java、android和objective-永利国际

于2017-04-11 09:11:06 发表在java知识库
android和ios开发都支持c 开发,可以一套代码多平台使用。同时c 难以反编译的特性也可以为android开发带来代码的保密,另一native特性也可以提高代码的运行效率。

一、为什么使用c/c

1. 便于移植,用c/c 写得库可以方便在其他的平台上再次使用。
2. 代码的保护,由于java层代码很容易被反编译,而c/c 库反汇难度较大。
3. 提高程序的执行效率,将要求高性能的应用逻辑使用c/c 开发,从而提高应用程序的执行效率。
4. 访问现有开源库,需要访问底层的api或引用一些只有c/c 的库。

二、开发工具介绍

尽管android studio可以同时编写c 和java代码,写完就可以编译运行,但是对联想和错误提示并不是非常友好,个人建议c 的整体代码使用visual studio或xcode编译开发,联想功能非常友好,编译速度很快,调试也非常方便。
· visual studio(pc)
· xcode(mac)
· android studio(多平台)
· eclipse(多平台)

三、第一行代码

1. 如何在objective-c项目中使用c ;

在objective-c使用c/c 非常简单,仅仅需要把.m后缀的文件改成.mm即可使用c ,我们通常不会把.mm的文件写到整个项目都有,而是设计一个接口,用来做两个语言之间的桥梁,他们之间的交互仅仅在这个接口。
要点:string类型转换
// objective-c(nsstring) -> c (std::string)
nsstring * ocstring = @"hello world,oc";
std::string cppstring = [ocstring utf8string];
std::cout< // c (std::string) -> objective-c(nsstring)
std::string  cppstring2 = "hello world,c ";
nsstring *ocstring2= [nsstring stringwithcstring:cppstring2.c_str() encoding:[nsstring defaultcstringencoding]];
nslog(@"%@",ocstring2);
记得要include相关的文件
#include 
#include 

2.在普通的java项目中使用jni编程

由于我是在mac下办公,所以这里就介绍如何在mac下进行jni开发,在windows平台下的virtual studio也很简单。
第一步:在xcode下创建一个普通的c 项目


第二步:关联javavm的framework

路径:
/system/library/frameworks/javavm.framework/frameworks/javanativefoundation.framework/

第三步:创建头文件,用于和java交互 cn_taoweiji_nativemodule_nativedemo.h
#include 
#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:创建实现 nativedemo.cpp
#include "cn_taoweiji_nativemodule_nativedemo.h"
#include 
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)
{
    // 调用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<     //常见类型转换例子
    //string getinfo();
    //-> ()ljava/lang/string;
 
    //packageinfo getpackageinfo(string packagename, int flags);
    //-> (ljava/lang/string;i)landroid/content/pm/packageinfo;;
 
}
第五步:编译生成jni文件,按 b (product -> build).
编译后文件

根据自己的电脑环境,查找编译后的文件,我的路径是
/users/wiki/library/developer/xcode/deriveddata/demo_mac_jni-clxymnzifegyfaajsaattzgxqfbr/build/products/debug/demo_mac_jni
第六步:编写jni接口
package cn.taoweiji.nativemodule;
/**
 * 包名和类名称一定要和前面的c 头文件对应
 * 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:调用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项目中使用ndk

android的jni开发,c 文件必须编写在独立的module里面,java接口代码可以编写在app(module),也可以和c 放在同一个module,通过gradle关联。详细代码请自行下载demo浏览
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"//用于解决__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'])
}
编写jni接口
// nativedemo.java
package cn.taoweiji.nativemodule;
public class nativedemo {
    public static native int add(int param1, int param2);
}
编写c 接口代码,jni文件目录默认是module/src/main/jni,可以通过gradle配置改变
// cn_taoweiji_nativemodule_nativedemo.h
#include 
#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;
}
调用
// 静态加载
static {
     system.loadlibrary("joyrun");
}
//调用
int result = nativedemo.add(1,2);
log.i("1 2=",string.valueof(result));

四、ndk开发要点

编译文件分析

将nativemodule编译后生成的aar文件后缀改成.zip解压,可以发现里面有个jni文件,打开可以看到”armeabi”, “armeabi-v7a”, “x86”, “x86_64”, “arm64-v8a”等文件夹,再打开可以看到是以lib前缀的so格式文件,这就是编译后的native层文件,我们平常引用的第三方库(百度地图)也是要添加这些文件到我们的libs文件夹,不同的名称代表着不同平台相关的编译文件,市面上大多数的手机都是arm架构cpu,x86架构的手机几乎没人用(模拟器属于x86平台),所以我们通常发布app不会考虑x86平台,仅仅添加armeabi文件即可,但是在开发过程中建议也添加x86的so文件,以方便我们在模拟器上运行。

运行库

android平台带有一个微型的c运行库支持库,成为系统运行库。该运行库不支持一下特性:c标准库、异常支持、rtti支持。ndk提供了用于补充系统运行库功能的一些额外的c 运行库。
c 运行库 c 异常支持 c rtti c 标准库
系统库 no no no
gabi no yes no
stlport no yes yes
gnu stl yes yes yes
1. stlportstlport是一个开源的、多平台的c标准库实现。它提供一个c标准库头文件的完整集合以及对rtti的支持。
2. gnu stlgnu标准c库,也叫libstdc-v3,是android ndk最全面的标准c运行库。它是一个正在开发的、以实现iso标准c库为目标的开源项目。

gradle配置

1. stl运行库引用
2. “armeabi”, “armeabi-v7a”, “x86”, “x86_64”, “arm64-v8a”等平台配置
3. c 输出logcat配置
4. 一个编译异常解决
5. 异常捕获
6. // 生成so文件的名称
7. modulename "joyrun"
8. // 引入stl标准库
9. stl "stlport_static"//gnustl_static
10. //用于解决__android_log_print
11. ldlibs "log"
12. abifilters "armeabi", "armeabi-v7a", "x86", "x86_64", "arm64-v8a" //添加编译的平台
13. //add -fexceptions to allow throw error
14. //add -w to "format not a string literal and no format arguments [-werror=format-security"
cflags "-w -fexceptions"

logcat输出

#include 
#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");

类型转换

// 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 两个值 jni_true、jni_false

c 调用java代码

//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)
{
    // 调用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);
 
    //常见类型转换例子
    //string getinfo();
    //-> ()ljava/lang/string;
    //packageinfo getpackageinfo(string packagename, int flags);
    //-> (ljava/lang/string;i)landroid/content/pm/packageinfo;;
}

一键生成从java到c 接口代码脚本

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 面向对象及标准库入门

c 类定义
// demo.hpp
#ifndef demo_hpp
#define demo_hpp
#include 
#include 
class demo{
public:
    std::string name;
    int age = 0;
    void say();
    static int add(int param1,int param2)
    {
        return param1 param2;
    }
};
#endif /* demo_hpp */
类方法的实现
// demo.cpp
#include "demo.hpp"
#include 
void demo::say()
{
    std::cout<<"name = "< }
对象创建及访问对象的成员
//对象创建
demo d1;
demo * d2 = new demo;
// 运算符访问
d1.say();
// 指针访问
d2->say();
//静态函数访问
int result = demo::add(1,2);
std::cout<<"1 2 = "< list链表
//include相关文件
#include
#include
#include
#include "demo.hpp"
// 链表定义
std::list * demos = new std::list;
demo * demo = new demo;
demo->name = "wiki";
demo->age = 24;
// 在后面插入数据
demos->push_back(*demo);
demo = new demo;
demo->name = "wiki2";
demo->age = 25;
// 在前面插入数据
demos->push_front(*demo);
// 顺序链表遍历
for (std::list::iterator iter = demos->begin(); iter != demos->end(); iter) {
    iter->say();
}
// 反顺序链表遍历
for (std::list::reverse_iterator iter = demos->rbegin(); iter != demos->rend(); iter) {
    iter->say();
}
// 获取指定位置元素
std::list::iterator iter = demos->begin();
advance(iter, 1);
iter->say();
指针、引用和值
在c 中,函数可以用许多不同的方法传递参数,比如通过指针、引用或是直接传值。
// 通过指针
void handle1(demo *p);
// 通过引用
void handle1(demo& p);
// 通过值
void handle1(demo *demo);
堆和栈的理解
· 栈(stack):由操作系统自动分配释放 ,存放函数的参数值,局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈;
· 堆(heap): 一般由分配释放, 若程序员不释放,程序结束时可能由os回收,分配方式倒是类似于链表。
· demo d1;//栈
· demo * d2 = new demo;//堆
· char c; //栈上分配
char *p = new char[3]; //堆上分配,将地址赋给了p;
垃圾回收
new和c delete运算符用于动态分配和撤销内存的运算符,自己new出来的对象就要通过delete释放内存。
delete demos;

六、开发中常用的方法及注意事项(坑)

· 时间戳获取方法。
long time = time(0);
· 注意so文件防盗用问题。
· 尽量避免调用与平台有关的方法,避免移植带来问题。
· jni接口的包名不能带有下划线‘_’。

相关源代码:

· android: 
· objective-c: 
· mac-jni: