49、Android NDK：使用CMake编译Android原生库

说实话，Android开发这么多年，我一直觉得纯Java/Kotlin写应用挺舒服的。但一旦涉及到性能敏感的场景——比如图像处理、音视频编解码、或者游戏引擎——你就不得不请出C++这位老大哥了。

我记得第一次在Android项目里集成C++代码时，用的是老旧的Android.mk + ndk-build那套。说实话，那体验真不怎么样。后来Google官方开始推荐CMake，我试了一下，嗯，这才对味嘛。

今天我们就聊聊，怎么用CMake在Android NDK环境下编译原生库。

49.1 环境准备：你需要的工具

在动手之前，先把家伙事儿备齐。你需要：

• Android Studio（3.0以上版本，越新越好）
• NDK（Native Development Kit）
• CMake（Android Studio自带，也可以单独装）

安装NDK很简单：打开Android Studio → SDK Manager → SDK Tools → 勾选NDK和CMake → Apply。等它下载完就行了。

49.2 项目结构：CMakeLists.txt放哪儿？

一个典型的Android NDK项目结构是这样的：

app/
├── src/
│   └── main/
│       ├── cpp/
│       │   ├── CMakeLists.txt
│       │   ├── native-lib.cpp
│       │   └── include/
│       └── java/
└── build.gradle

CMakeLists.txt放在src/main/cpp/目录下，这是Android Studio的默认约定。当然你也可以放别处，但需要在build.gradle里指定路径。

49.3 编写CMakeLists.txt：从零开始

好，我们直接上手写一个。假设我们要编译一个叫native-lib的库，它依赖一个第三方库libpng。

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)

# 设置项目名
project("my_native_lib")

# 设置C++标准
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 添加原生库
add_library(
    native-lib
    SHARED
    native-lib.cpp
    utils.cpp
)

# 查找系统库（比如log）
find_library(
    log-lib
    log
)

# 链接库
target_link_libraries(
    native-lib
    ${log-lib}
)

这段代码干了三件事：

• 声明了一个叫native-lib的共享库
• 指定了源文件
• 链接了Android的log库（方便打印日志）

嗯，这里要注意：SHARED表示编译成动态库（.so），如果你想要静态库就用STATIC。我在项目中一般用动态库，因为可以减少APK体积，而且多个库之间可以共享代码。

49.4 在build.gradle中集成CMake

光有CMakeLists.txt还不够，你得告诉Gradle去调用CMake。在app/build.gradle的android块里加上：

android {
    ...
    defaultConfig {
        ...
        externalNativeBuild {
            cmake {
                cppFlags "-O2 -frtti -fexceptions"
                abiFilters "arm64-v8a", "armeabi-v7a", "x86_64"
            }
        }
    }

    externalNativeBuild {
        cmake {
            path "src/main/cpp/CMakeLists.txt"
            version "3.22.1"
        }
    }
}

这里有几个关键点：

• cppFlags：传给C++编译器的参数。-O2是优化级别，-frtti和-fexceptions分别启用RTTI和异常支持。我个人建议除非必要，否则别开异常，因为会增加二进制体积。
• abiFilters：指定要编译的CPU架构。现在主流是arm64-v8a，但为了兼容老设备，我一般会加上armeabi-v7a。x86_64主要是给模拟器用的。

49.5 多库依赖：链接第三方库

实际项目中，你很少只编译一个孤零零的库。比如你要用OpenCV或者FFmpeg，就得处理依赖关系。

假设我们有一个预编译的libpng.so放在app/src/main/jniLibs/目录下，CMakeLists.txt里这样写：

# 导入预编译库
add_library(
    png
    SHARED
    IMPORTED
)

set_target_properties(
    png
    PROPERTIES
    IMPORTED_LOCATION
    ${CMAKE_SOURCE_DIR}/../jniLibs/${ANDROID_ABI}/libpng.so
)

# 链接到我们的库
target_link_libraries(
    native-lib
    png
    ${log-lib}
)

这里用IMPORTED关键字告诉CMake：这个库不是我编译的，是外面拿来的。然后通过IMPORTED_LOCATION指定它的路径。

你想想看，如果每个架构的libpng.so都放在不同目录，用${ANDROID_ABI}这个变量就能自动匹配，是不是很方便？

49.6 知识体系：一张图看懂

说了这么多，我画张图帮你理清整个流程：

49.7 避坑指南：我踩过的那些坑

做NDK开发，坑是真的不少。我挑几个常见的说说：

• STL链接问题：如果你用了std::string或std::vector，记得在CMakeLists.txt里加上set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS "-static-libstdc++")，否则运行时可能崩溃。
• JNI函数命名：Java层的native方法名必须和C++函数名严格对应。比如com.example.MyClass.nativeMethod对应Java_com_example_MyClass_nativeMethod。少一个下划线都不行。
• ABI不匹配：我曾经把arm64的.so放到了armeabi-v7a的目录下，结果在旧设备上直接闪退。所以一定要检查jniLibs目录结构是否正确。

49.8 调试与验证

编译完成后，怎么确认.so文件真的打进了APK？

用Android Studio的APK Analyzer：Build → Analyze APK → 选择你的apk文件。然后展开lib/目录，就能看到各个架构下的.so文件了。

或者用命令行：

unzip -l app-debug.apk | grep .so

如果看到了libnative-lib.so，恭喜你，成功了。

嗯，其实NDK开发没有想象中那么复杂。你只要把CMakeLists.txt写对，Gradle配置好，剩下的就是写C++代码的事了。我个人觉得，CMake比Android.mk直观太多了，至少你不用记那些奇怪的语法。

好了，这一章就到这里。去试试吧，把第一个.so编译出来，你会很有成就感的。

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