Linux下Clang交叉編譯protobuffer庫供Qt on Android使用

緣由

筆者在一個由Qt開發(fā)的桌面應(yīng)用程序中，使用到了protobuffer消息傳輸協(xié)議，而今需要移植到安卓手機上，為了節(jié)省開發(fā)時間，不打算修改服務(wù)器程序（如果不在手機應(yīng)用上繼續(xù)采用protobuffer協(xié)議，則面臨修改服務(wù)器程序，提供json消息格式供手機端使用）。為發(fā)揮Qt的跨平臺特性，在Qt for Android下延用桌面程序的通信模塊，決定編譯arm版的probuffer庫供安卓手機使用。筆者打算在Unbuntu下交叉編譯protobuffer動態(tài)鏈接庫，然后在Windows下的Qt for Android開發(fā)環(huán)境中使用。

一次彎路

本段記錄筆者最初編譯protobuffer庫時，采用GNU GCC編譯所遇到的庫函數(shù)調(diào)用問題，不感興趣的讀者可以直接跳過本段，從“正式編譯”章節(jié)開始看。最初筆者的開發(fā)和編譯環(huán)境如下：

Android開發(fā)環(huán)境：

  • Windows 10 64位
  • Qt for Android 5.12
  • android-ndk-r16b-windows-x86

protobuffer庫交叉編譯環(huán)境：

  • Unbuntu 14.04 LTS
  • android-ndk-r16b-linux-x86_64
  • GNU GCC
  • protobuffer 3.3.0源代碼

相關(guān)下載

protobuf下載地址：
https://github.com/protocolbuffers/protobuf
NDK下載地址：
https://developer.android.google.cn/ndk/downloads/

后來發(fā)現(xiàn)這樣的交叉編譯環(huán)境下所編譯出來的protobuffer庫在開發(fā)環(huán)境中并不支持，因為兩者所使用的編譯器前者Qt for Android SDK采用的是Clang，后者的庫編譯環(huán)境采用的是GNU GCC。于是將開發(fā)環(huán)境降低到Qt 5.9+ndk rc15（因為Qt for Android 5.9還是采用的GNU GCC）。但是最終還是遇到問題，在調(diào)用一個庫函數(shù)AppendPartialToString()會導(dǎo)致程序崩潰。最后在一篇國外網(wǎng)站上找到了修正方法，說需要切換到Clang編譯器。請看下面章節(jié)。（腳本文件中所涉及的路徑，請修改為和自己的編譯環(huán)境一致。）

正式編譯

開發(fā)和編譯環(huán)境和上述一致，但沒有使用GNU GCC了，使用的是Clang編譯工具鏈（通過NDK生成）
注意：讀者可以嘗試使用nkd r18版本的ndk，因為我在使用ndk r16b時，開發(fā)環(huán)境中鏈接遇到找不到llvm-readobj.exe及l(fā)lvm-strip.exe的問題，最后從ndk r18中將這兩個文件拷貝到了指定位置；讀者還可以嘗試更高版本的protobuffer庫。
1. 首先編譯Linux下的protobuffer庫
這里我們主要是為了得到編譯所生成的protoc執(zhí)行文件，用于今后將protobuffer消息定義文件.proto生成c++文件。

  • 編譯Linux版的protobuffer庫腳本如下：
#!/bin/sh
echo "here"
cd $HOME/Linux/works/protobuff/protobuf-3.3.0
make clean
echo "end"
./autogen.sh
./configure --enable-shared --prefix=$HOME/Linux/works/protobuff_linux
make -j4
make install

如果腳本執(zhí)行沒有問題，則會生成下面三個目錄：


image.png
  • 將.proto文件生成c++文件命令的格式：

protoc -I=<導(dǎo)入文件的搜索路徑，可指定為當前路徑> --cpp_out=<c++文件的生成路徑> <.proto文件的路徑，包含文件名>
例如：
protoc -I=‘home/user/Linux/works/protobuffer_linux/bin’ --cpp_out=‘home/user/Linux/works/protobuffer_linux/bin’ ‘home/user/Linux/works/protobuffer_linux/protomessage.proto’

最后將生成的protomessage.pb.h和protomessage.pb.cc文件保存好，共后面在你的Qt for Android應(yīng)用工程中使用。

2. 利用ndk生成Clang工具鏈
ndk自帶生成clang工具鏈的腳本make-standalone-toolchain.sh，我將執(zhí)行該腳本需要的參數(shù)寫入了新腳本文件make_clang_toolchain.sh，其內(nèi)容如下：

#!/bin/sh
cd $HOME/Linux/works/android/ndk/android-ndk-r16b/build/tools
./make-standalone-toolchain.sh --arch=arm --platform=android-26 --toolchain=arm-linux-android-clang5.0 --install-dir=$HOME/Linux/works/arm-26-toolchain-clang --use-llvm --stl=libc++

腳本執(zhí)行完之后，會在定義的install-dir目錄下自動生成包含clang編譯工具鏈的arm-26-toolchain-clang目錄，將在下面的腳本中使用。
3. 交叉編譯protobuffer庫
腳本arm_combile_clang_ndk_r16.sh內(nèi)容如下：

export PREFIX=$HOME/Linux/works/protobuf_arm_3.0.0_clang/
export PATH=$HOME/Linux/works/arm-26-toolchain-clang/bin:$PATH
export SYSROOT=$HOME/Linux/works/arm-26-toolchain-clang/sysroot
export CC="arm-linux-androideabi-clang --sysroot $SYSROOT"
export CXX="arm-linux-androideabi-clang++ --sysroot $SYSROOT"
cd $HOME/Linux/works/protobuff/protobuf-3.3.0
make clean
./autogen.sh
./configure --prefix=$PREFIX \
--host=arm-linux-androideabi \
--with-sysroot="${SYSROOT}" \
--enable-shared \
--enable-cross-compile \
--with-protoc=$HOME/Linux/works/protobuff_linux/bin/protoc \
CFLAGS="-march=armv7-a -D__ANDROID_API__=26" \
CXXFLAGS="-frtti -fexceptions -march=armv7-a -D__ANDROID_API__=26" \
LIBS="-llog -lz -lc++_static"
make -j 4
make install

  1. 如果上述兩個腳本執(zhí)行沒有問題，將在上述定義的protobuf_arm_3.0.0_clang目錄下產(chǎn)生如下protobuffer庫文件：
    image.png

    lib目錄中的內(nèi)容：


    image.png

    bin目錄中的protoc文件不用理會，這是arm版的用于把protobuffer消息文件生成c++文件的工具。我們要使用的是前面所編譯的Linux版本。
  2. 文件名修改
  • 將生成的include目錄拷貝到你的Qt for Android工程目錄中，并配置到pro文件中的INCLUDEPATH

  • 將下面紅框中的文件拷貝到你的Qt for Android SDK目錄下，同時在你的工程文件下創(chuàng)建lib目錄，里面也復(fù)制一份
    如拷貝到：D:\Qt\Qt5.12.1\5.12.1\android_armv7\lib，并將.so.xx.x.x修改為.so


    image.png

  1. Qt工程文件.pro的配置


    image.png

心得

  1. 編譯高于rc15版本的ndk可能也需要clang編譯器，經(jīng)測不支持Qt 5.9，所以一般較低版本Qt會搭配較低版本的ndk，反則反之；
  2. Qt也在與時俱進，Qt for Android 5.9還在使用gnu gcc編譯器，到了Qt for Android 5.12中使用了clang編譯器。（具體從哪個版本開始變化的，筆者沒有查閱）
  3. Android NDK大約從rc 15版本之后，也要使用clang編譯器編譯，否則在configure檢查過程中，會提示c編譯器無法啟動；
  4. 當編譯出來的動態(tài)庫在開發(fā)環(huán)境中使用遇到錯誤的時候，查看錯誤日志，如果是鏈接問題，可以看到它在編譯過程中所連接的C庫，到底是gnu的還是clang的，是動態(tài)庫還是靜態(tài)庫，這樣可以重新調(diào)整自己的環(huán)境，讓開發(fā)環(huán)境和編譯環(huán)境互相匹配。

由于筆者能力有限，文中若有疏漏或不妥之處，歡迎大家指正。

參考鏈接

https://github.com/protocolbuffers/protobuf/issues/5279
https://blog.csdn.net/cqchengdan/article/details/75578934

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