鸿蒙HarmonyOS实战：创建NDK工程、毕昇编译器

NDK适用场景

适合使用NDK的场景：应用涉及如下场景时，适合采用NDK开发

  • 性能敏感的场景，如游戏、物理模拟等计算密集型场景。

  • 需要复用已有C或C++库的场景。

  • 需要针对CPU特性进行专项定制库的场景，如Neon加速。

不建议使用NDK的场景：应用涉及如下场景时，不建议采用NDK开发

  • 纯C或C++的应用。

  • 希望在尽可能多的HarmonyOS设备上保持兼容的应用。

NDK必备

为顺利进行NDK开发，开发者需要先掌握必要的基本概念及基础知识。

NDK基本

  • Node-APINode-APINode-API

    曾用名NAPI，是HarmonyOS中提供ArkTS/JS与C/C++跨语言调用的接口，是NDK接口中的一部分。该接口是在Node.js提供的Node-API基础上扩展而来，但与Node.js中的Node-API不完全兼容。

  • C API

    HarmonyOS NDK的曾用名，不再使用。

前置知识

  • Linux C语言编程知识

    内核、libc基础库基于POSIX等标准扩展而来，掌握基本的Linux C编程知识能够更好的帮助理解HarmonyOS NDK开发。

  • CMake使用知识

    CMake是HarmonyOS默认支持的构建系统。请先通过CMake官方文档了解基础用法。

  • Node Addons开发知识

    ArkTS采用Node-API作为跨语言调用接口，熟悉基本的Node Addons开发模式，可以更好理解NDK中Node-API的使用。

  • Clang/LLVM编译器使用知识

    具备一定的Clang/LLVM编译器基础知识，能够帮助开发者编译出更优的Native动态库。

NDK目录

  • build目录：放置预定义的toolchain脚本文件ohos.toolchain.cmake

    CMake编译时需要读取该文件中的默认值，比如编译器架构、C++库链接方式等，因此在编译时会通过CMAKE_TOOLCHAIN_FILE指出该文件的路径，便于CMake在编译时定位到该文件。

  • build-tools文件夹：放置NDK提供的编译工具

    # 键入下一行命令查看CMake的版本
cmake -version
# 结果
cmake version 3.16.5
CMake suite maintained and supported by Kitware (kitware.com/cmake).

  • llvm文件夹：放置NDK提供的编译器

NDK常用模块

下表介绍了NDK的常用模块。

模块模块简介
标准C库以musl为基础提供的标准C库接口。
标准C++库C++运行时库libc++_shared。
日志打印日志到系统的HiLog接口。
Node-API当需要实现ArkTS/JS和C/C++之间的交互时，可以使用Node-API。
libuv三方异步IO库。
zlibzlib库，提供基本的数据压缩、解压接口。
Rawfile应用资源访问接口，可以读取应用中打包的各种资源。
XComponentArkUI XComponent组件提供surface与触屏事件等接口，方便开发者开发高性能图形应用。
Drawing系统提供的2D图形库，可以在surface进行绘制。
OpenGL系统提供的OpenGL 3D图形接口。
OpenSL ES用于2D、3D音频加速的接口库。

创建NDK工程

下面通过DevEco Studio的NDK工程模板，来演示如何创建一个NDK工程。

不同DevEco Studio版本的向导界面、模板默认参数等会有所不同，请根据实际工程需要，创建工程或修改工程参数。

  1. 通过如下两种方式，打开工程创建向导界面。

    • 如果当前未打开任何工程，可以在DevEco Studio的欢迎页，选择Create Project开始创建一个新NDK工程。
    • 如果已经打开了工程，可以在菜单栏选择File > New > Create Project来创建一个新NDK工程。

  2. 根据工程创建向导，选择Native C++工程模板，然后单击Next。

  3. 在工程配置页面，根据向导配置工程的基本信息后，单击Finish。工具会自动生成示例代码和相关资源，等待工程创建完成。

    在工程entry/src/main目录下会包含cpp目录

                                    

    毕昇编译器

    毕昇编译器是基于LLVM开源软件开发的一款用于C/C++等语言的native编译器，能将C/C++代码工程编译链接成可以在设备上运行的二进制。在无需改动用户代码的条件下，相比业界主流的开源LLVM或GCC编译器，毕昇编译器能提供更强大的优化能力，使编译链接出来的二进制的运行时长更短、指令数更少，帮助提升应用在设备上的运行流畅度。

    能力范围

    毕昇编译器提供将C/C++代码工程编译链接成可以在设备上运行的二进制的基本能力，主要包括以下三方面：

  4. 编译能力：将C/C++源码文件编译成汇编文件，汇编文件是指使用汇编语言编写的文件。
  5. 汇编能力：将汇编文件汇编成可重定向文件，可重定向文件是ELF格式的二进制文件，但不能直接放在设备上运行。
  6. 链接能力：将一个或多个可重定向文件一起链接成一个可执行的二进制文件。

亮点特征

毕昇编译器相对于LLVM/GCC编译器有以下特点。

  • 循环优化增强

针对循环相关的编译优化，毕昇编译器在场景识别、结构变换等方面做了改进和增强。例如在社区LLVM已有的Loop Distribution优化上，毕昇编译器相比开源LLVM编译器，能额外识别出循环内不同代码块间数据依赖关系、以及不同代码块运行的迭代次数差别，从而能对更多的循环进行loop distribution优化。

Figure 1 毕昇编译器Loop Distribution优化增强示例

  • 矢量化优化增强

毕昇编译器在矢量化优化方面，相比开源LLVM编译器，不仅能将更多的循环做矢量化转换，还在矢量化指令选择上更高效。例如下面示例中，开源LLVM编译器虽然做了矢量化，但使用了5条矢量指令；而毕昇编译器只需要使用2条矢量指令，最终产生的二进制效率更优。

Figure 2 毕昇编译器矢量化优化增强示例

毕昇编译器使用指导

在DevEco Studio 中使用毕昇编译器：

开发者可以获取DevEco Studio 5.0.3.402及以上的版本，在HarmonyOS应用的工程级build-profile.json5中简单配置即可使用毕昇编译器：在runtimeOS为HarmonyOS的时候，设置nativeCompiler为BiSheng，即可使用毕昇编译器构建HarmonyOS工程的C/C++代码。

最后

小编在之前的鸿蒙系统扫盲中，有很多朋友给我留言，不同的角度的问了一些问题，我明显感觉到一点，那就是许多人参与鸿蒙开发，但是又不知道从哪里下手，因为资料太多，太杂，教授的人也多，无从选择。有很多小伙伴不知道学习哪些鸿蒙开发技术？不知道需要重点掌握哪些鸿蒙应用开发知识点？而且学习时频繁踩坑，最终浪费大量时间。所以有一份实用的鸿蒙（HarmonyOS NEXT）资料用来跟着学习是非常有必要的。 

为了确保高效学习，建议规划清晰的学习路线，涵盖以下关键阶段：

 鸿蒙（HarmonyOS NEXT）最新学习路线

​

该路线图包含基础技能、就业必备技能、多媒体技术、六大电商APP、进阶高级技能、实战就业级设备开发，不仅补充了华为官网未涉及的解决方案

路线图适合人群：

IT开发人员：想要拓展职业边界
零基础小白：鸿蒙爱好者，希望从0到1学习，增加一项技能。
技术提升/进阶跳槽：发展瓶颈期，提升职场竞争力，快速掌握鸿蒙技术

2.视频学习资料+学习PDF文档

这份鸿蒙（HarmonyOS NEXT）资料包含了鸿蒙开发必掌握的核心知识要点，内容包含了（ArkTS、ArkUI开发组件、Stage模型、多端部署、分布式应用开发、音频、视频、WebGL、OpenHarmony多媒体技术、Napi组件、OpenHarmony内核、（南向驱动、嵌入式等）鸿蒙项目实战等等）鸿蒙（HarmonyOS NEXT）技术知识点。

HarmonyOS Next 最新全套视频教程

  纯血版鸿蒙全套学习资料（面试、文档、全套视频等）              

​​

总结

参与鸿蒙开发，你要先认清适合你的方向，如果是想从事鸿蒙应用开发方向的话，可以参考本文的学习路径，简单来说就是：为了确保高效学习，建议规划清晰的学习路线