AOSP 中的编译工具链工具

在AOSP（Android Open Source Project）中，编译工具链是一组用于构建Android操作系统的工具集合。这些工具协同工作，将源代码转换为可执行的二进制文件，用于生成Android系统的各个组件和应用程序。以下是AOSP中主要的编译工具链组件：

1. Clang/LLVM:
   • Clang是一个C、C++、Objective-C和Objective-C++编程语言的开源编译器前端。
   • LLVM（Low Level Virtual Machine）是一个编译器基础设施，提供了模块化、灵活和可扩展的编译器框架。
   • Clang/LLVM逐渐取代了GCC成为AOSP中的首选编译工具链。
   • Clang提供更好的错误报告、警告和代码静态分析，有助于改进代码质量和可读性。
   • Clang还支持更多的C++11和C++14特性，并且编译速度通常比GCC更快。

GCC（GNU Compiler Collection）: GCC是一套广泛使用的开源编译器集合，支持多种编程语言，包括C、C++、Java等。

2. GNU Binutils:

   • GNU Binutils是一组二进制工具，用于处理可执行文件、目标文件和共享库等。
   • 它包括链接器（ld）、汇编器（as）和其他与二进制文件操作相关的实用工具。
   • Clang/LLVM与GNU Binutils结合使用，将编译后的目标文件链接成最终的可执行文件。

3. GNU Make / Ninja:

   • make是一个构建自动化工具，根据Makefile中的规则来判断哪些源文件需要重新编译，以实现高效的构建过程。
   • AOSP过去使用GNU Make作为默认的构建系统，但后来转向了更快、轻量级的Ninja构建系统。
   • Ninja通过生成快速的构建脚本（称为.ninja文件）来加快构建过程的速度。
   • 使用Ninja构建AOSP可显著缩短构建时间，尤其对于大型项目如Android系统而言。

4. Java Development Kit (JDK):

   • JDK是Java开发工具包，用于编译和构建Java代码。
   • Android的一部分核心组件和应用程序是使用Java编写的，因此JDK是构建Android系统的必需组件。
   • 在编译AOSP之前，需要安装适当版本的JDK，并配置环境变量。

5. Other Build Tools:

   • AOSP还使用其他一些构建工具来帮助代码生成和优化，例如Python、Perl等。
   • 一些脚本和工具用于处理资源、生成资源文件和AndroidManifest.xml等。

编译AOSP的过程需要配置正确的环境，包括设置适当的编译器路径、构建系统以及其他必需的依赖项。Google提供了详细的文档和指南，用于帮助开发者设置和使用AOSP中的编译工具链。构建整个Android系统可能需要一定的时间和系统资源，但使用适当的工具和配置，可以加快编译过程并提高开发效率。

编译工具链

以下是对AOSP中编译工具链中常见工具的简要介绍、参数含义

1. Clang/LLVM:

   • 用法：clang [options] <input-file(s)>
   • 参数含义：Clang编译器的选项用于控制编译过程。常见选项包括优化级别、警告级别、目标架构等。
   • 示例：编译单个C源文件

     clang -O2 -o output_file input_file.c
     

2. GNU Binutils:

   • 链接器（ld）用法：ld [options] <input-file(s)>
   • 链接器参数含义：ld是用于链接目标文件生成可执行文件或共享库的工具。参数用于指定输入文件、输出文件、链接地址、库搜索路径等。
   • 示例：链接多个目标文件生成可执行文件

     ld -o output_file input_file1.o input_file2.o
     

3. GNU Make / Ninja:

   • make用法：make [options] [target]
   • make参数含义：make工具根据Makefile中的规则和依赖关系构建目标文件。选项可用于控制并行构建、指定Makefile路径等。
   • 示例：编译AOSP系统

     make -j8
     

   • Ninja用法：ninja [options] [targets...]
   • Ninja参数含义：Ninja构建系统使用.ninja文件执行构建，选项用于控制并行构建、显示构建规则等。
   • 示例：编译AOSP系统

     ninja -j8
     

4. Java Development Kit (JDK):

   • 用法：javac [options] <source-file(s)>
   • 参数含义：javac是Java编译器，用于将Java源代码编译为字节码文件。选项用于设置编译版本、生成目标文件夹等。
   • 示例：编译Java源文件

     javac -d out_dir input_file.java
     

编译示例

完整示例：编译一个简单的C++程序，链接并生成可执行文件。

假设我们有以下两个文件：

main.cpp:

#include <iostream>

int main() {
    
    
    std::cout << "Hello, AOSP Build Tools!" << std::endl;
    return 0;
}

Android.mk:

LOCAL_PATH := $(call my-dir)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_MODULE := hello
LOCAL_SRC_FILES := main.cpp

include $(BUILD_EXECUTABLE)

现在，我们使用AOSP中的编译工具链编译和链接这个简单的程序：

1. 使用Clang编译main.cpp：

   clang++ -c main.cpp -o main.o
   

2. 使用GNU Binutils的ld链接生成可执行文件：

   ld -o hello main.o
   

3. 使用Ninja构建系统，可以使用Android.mk中的定义来简化构建过程：

   make -j8 hello
   

完成以上步骤后，您将在当前目录下生成一个名为hello的可执行文件。执行它将输出 “Hello, AOSP Build Tools!”。

Clang/LLVM

Clang/LLVM是一套开源的编译器前端和编译器基础设施，用于支持多种编程语言，如C、C++、Objective-C和Objective-C++。它的语法和用法与传统的GCC等编译器有些差异，下面是对Clang/LLVM的语法进行全面解析：

1. 基本编译命令：

   Clang编译器的基本命令为clang，用于编译C、C++、Objective-C和Objective-C++代码。

   clang [options] <input-file(s)>
   

   options：编译选项，用于控制编译过程，例如优化级别、警告级别、目标架构等。

   input-file(s)：待编译的源文件，可以是单个源文件或多个源文件。

2. 编译C++源文件：

   使用Clang编译C++源文件时，通常使用.cpp或.cxx作为文件扩展名。

   clang++ [options] <input-file(s)>
   

   clang++是Clang针对C++代码的别名，可以直接编译C++源文件。

3. 优化级别选项：

   Clang支持不同的优化级别，可以通过-O选项指定。

   -O0     # 不进行优化
   -O1     # 基本优化级别
   -O2     # 中等优化级别
   -O3     # 较高优化级别
   -Os     # 优化代码尺寸
   

4. 生成目标文件：

   使用-c选项可以将源代码编译为目标文件（.o文件），而不进行链接，适用于后续的链接步骤。

   clang -c source_file.c -o object_file.o
   

5. 链接和生成可执行文件：

   Clang除了作为编译器前端，还可以通过链接器将目标文件生成可执行文件。

   clang file1.o file2.o -o executable
   

   这将链接file1.o和file2.o生成名为executable的可执行文件。

6. 预处理选项：

   Clang支持预处理选项，可以查看预处理后的代码。

   clang -E source_file.c -o preprocessed_file.c
   

   这将预处理source_file.c并将结果保存在preprocessed_file.c中。

7. 其他常用选项：

   • -I<dir>：添加头文件搜索路径。
   • -L<dir>：添加库文件搜索路径。
   • -l<library>：链接指定的库文件。
   • -Wall：开启所有警告。
   • -std=<standard>：指定编译标准，如C++11、C++14等。

以上是Clang/LLVM的一些常用语法和选项，通过这些选项，您可以更好地控制和定制Clang编译器的行为。

GNU Binutils

GNU Binutils是一组开源的二进制工具，用于处理可执行文件、目标文件和共享库等。它包括多个工具，如链接器（ld）、汇编器（as）、反汇编器（objdump）、符号查看器（nm）等。下面是对GNU Binutils中常见工具的语法进行全面解析：

1. 链接器（ld）:

   ld [options] <input-file(s)>

   options：链接器选项，用于控制链接过程，例如链接输出文件、链接脚本、库搜索路径等。

   input-file(s)：待链接的目标文件，可以是单个目标文件或多个目标文件。

2. 汇编器（as）:

   as [options] <input-file> -o <output-file>

   options：汇编器选项，用于控制汇编过程，例如目标架构、调试信息等。

   input-file：待汇编的汇编代码文件。

   -o <output-file>：指定输出文件的名称。

3. 反汇编器（objdump）:

   objdump [options] <input-file>

   options：反汇编器选项，用于控制反汇编过程，例如显示机器码、符号表、段信息等。

   input-file：待反汇编的目标文件。

4. 符号查看器（nm）:

   nm [options] <input-file>

   options：符号查看器选项，用于控制符号查看过程，例如显示符号类型、排序、过滤等。

   input-file：待查看符号的目标文件。

5. 其他工具：

   • objcopy：复制目标文件，用于修改目标文件格式或内容。
   • strip：从目标文件中删除符号表和调试信息，用于减小文件尺寸。
   • readelf：显示ELF文件的信息，包括头部、段表、符号表等。
   • addr2line：将地址转换为源代码行号，用于调试。
   • size：显示目标文件的大小信息。

GNU Make / Ninja

GNU Make和Ninja是两种常用的构建系统，用于管理和自动化项目的构建过程。它们通过读取Makefile（对于GNU Make）或.ninja文件（对于Ninja）来执行构建任务。下面是对GNU Make和Ninja的语法进行全面解析：

GNU Make:

1. 基本构建命令：

   make [options] [target]

   options：构建选项，用于控制构建过程，例如指定Makefile文件、并行构建等。

   target：构建目标，即在Makefile中定义的目标名称。

2. Makefile基本语法：

   Makefile是GNU Make的配置文件，用于定义构建规则和依赖关系。

   • 定义变量：VARNAME = value
   • 注释：以#开头的行表示注释
   • 定义规则：target: dependencies

     target: dependencies
         commands
     

   • 隐含规则：GNU Make提供一些隐含规则，例如C/C++文件的编译规则，无需显式定义。
   • PHONY目标：定义伪目标，用于指定一些特殊的操作或命令，而不是文件构建。

     .PHONY: clean
     clean:
         rm -f *.o myprogram
     

3. Makefile变量和自动变量：

   在Makefile中，可以使用变量和自动变量来简化构建规则和命令。

   • $@：代表当前目标
   • $<：代表第一个依赖项
   • $^：代表所有依赖项

4. 构建指定目标：

   如果没有指定目标，Make会默认执行Makefile中第一个目标。可以在命令行上指定要构建的目标。

   make target_name
   

Ninja:

1. 基本构建命令：

   ninja [options] [targets...]

   options：构建选项，用于控制构建过程，例如显示构建规则、并行构建等。

   targets...：构建目标，即在.ninja文件中定义的目标名称。

2. Ninja文件基本语法：

   .ninja文件是Ninja构建系统的配置文件，用于定义构建规则和依赖关系。

   • 定义变量：VARNAME = value
   • 定义规则：rule rule_name

     rule_name command
     

   • 构建规则：build output: rule_name input
   • 前置规则：depfile = dep_file
   • PHONY目标：使用phony标签定义伪目标

     phony target_name
     

3. Ninja变量：

   在.ninja文件中，可以使用变量来简化构建规则。

   • $out：代表输出文件
   • $in：代表输入文件
   • $depfile：代表依赖文件

4. 构建指定目标：

   如果没有指定目标，Ninja会默认执行.ninja文件中的第一个目标。可以在命令行上指定要构建的目标。

   ninja target_name
   

以上是GNU Make和Ninja的基本语法和用法。它们在构建大型项目时可以极大地简化构建过程，提高构建效率和可维护性。

Java Development Kit (JDK)

Java Development Kit (JDK) 是 Java 开发工具包，提供了开发、编译和运行 Java 应用程序所需的工具和库。JDK 提供了编译器、调试器、Java API 类库等组件，使开发者能够创建 Java 应用程序。以下是对 JDK 的语法进行全面解析：

1. Java 编译器 (javac)：

   Java 编译器 (javac) 用于将 Java 源代码编译成字节码文件 (.class 文件)。

   javac [options] <source-file(s)>
   

   options：编译选项，用于控制编译过程，例如指定编译版本、生成目标文件夹等。

   source-file(s)：待编译的 Java 源文件，可以是单个源文件或多个源文件。

2. Java 虚拟机 (java)：

   Java 虚拟机 (java) 用于运行 Java 应用程序。

   java [options] <class-name>
   

   options：Java 虚拟机选项，用于控制虚拟机的行为，例如设置堆大小、指定启动参数等。

   class-name：要运行的 Java 类的完整类名。

3. Java 文档生成工具 (javadoc)：

   Java 文档生成工具 (javadoc) 用于从 Java 源代码生成 API 文档。

   javadoc [options] <source-file(s)>
   

   options：javadoc 选项，用于控制文档生成过程，例如指定输出目录、添加作者信息等。

   source-file(s)：要生成文档的 Java 源文件。

4. Java 调试器 (jdb)：

   Java 调试器 (jdb) 用于调试 Java 程序，允许开发者在运行时检查和修改程序状态。

   jdb [options] <class-name>
   

   options：jdb 选项，用于控制调试过程，例如设置断点、监视变量等。

   class-name：要调试的 Java 类的完整类名。

5. 其他 JDK 工具：

   • javap：反汇编工具，用于查看类文件的字节码指令。
   • jarsigner：用于给 JAR 文件签名和验证签名。
   • keytool：用于生成和管理密钥库和证书。
   • javah：用于生成 Java 本地接口 (JNI) 的头文件。

以上是 JDK 中常用工具的基本语法和用法。JDK 还提供了其他功能和工具，如性能分析工具 (jvisualvm)、JavaFX 工具、JShell (Java 9+) 等。