#星计划# 浅谈OpenHarmony的NDK开发

背景

Native API（NDK）入门

Native API是OpenHarmony SDK上提供的一组native开发接口与工具集合（也称为NDK），方便开发者使用C或者C++语言实现应用的关键功能。Native API只覆盖了OHOS基础的一些底层能力，如libc，图形库，窗口系统，多媒体，压缩库等，并没有完全提供类似于JS API上的完整的OHOS 平台能力。在应用中使用Native API会编译成动态库打包到应用中。

名词概念

Native API构成介绍

Native API目录结构

Native API在SDK包的位置为$(SDK_ROOT)/native目录，主要有以下几个部分组成

Native API接口（4.0 Release）

Native API相关资料

• Native API参考，介绍各个API参考手册
• Native API中支持的标准库，介绍Native API支持的开源标准库
• Native API开发指南，结合具体的例子，场景介绍各类接口的使用
• 如何在Cmake工程中使用NDK，介绍如何使用使用NDK开发一个CMake工程
• Node-API在应用工程中的使用指导, 如何使用Node-API接口

简单应用

如何开发应用？

• DevEco IDE创建工程选择“Native C++”模板：

编译运行后，点击helloworld打印输出有：Test NAPI 2 + 3 = 5

• ArkUI部分：

  import hilog from '@ohos.hilog';           //导入hilog
  import testNapi from 'libentry.so';		   //导入nativeC++模块
  
  @Entry
  @Component
  struct Index {
    @State message: string = 'Hello World';
  
    build() {
      Row() {
        Column() {
          Text(this.message)
            .fontSize(50)
            .fontWeight(FontWeight.Bold)
            .onClick(() => {
              //调用nativeC++代码
              hilog.info(0x0000, 'testTag', 'Test NAPI 2 + 3 = %{public}d', testNapi.add(2, 3));
            })
        }
        .width('100%')
      }
      .height('100%')
    }
  }
  

• nativeC++部分由 CMake 和 C++代码两部分组成：

  • CMake：

    # the minimum version of CMake.
    cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
    project(MyNDKApplication)
    # 编译路径
    set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
    # 编译头文件路径
    include_directories(${NATIVERENDER_ROOT_PATH}
                        ${NATIVERENDER_ROOT_PATH}/include)
    # 编译对象entry是对应用层可见的so，即import testNapi from 'libentry.so'
    add_library(entry SHARED hello.cpp)
    # 这是link命令，libace_napi 这个就是node-api需要用的so库;
    target_link_libraries(entry PUBLIC libace_napi.z.so)
    

  • C++：

    #include "napi/native_api.h"
    // 对外node-api方法，对应testNapi.add(2, 3)
    static napi_value Add(napi_env env, napi_callback_info info)
    {
        size_t requireArgc = 2;
        size_t argc = 2;
        napi_value args[2] = {nullptr};
    
        napi_get_cb_info(env, info, &argc, args , nullptr, nullptr);
    
        napi_valuetype valuetype0;
        napi_typeof(env, args[0], &valuetype0);
    
        napi_valuetype valuetype1;
        napi_typeof(env, args[1], &valuetype1);
    
        double value0;
        napi_get_value_double(env, args[0], &value0);
    
        double value1;
        napi_get_value_double(env, args[1], &value1);
    
        napi_value sum;
        napi_create_double(env, value0 + value1, &sum);
    
        return sum;
    
    }
    // 模块初始化方法，对应的方法在这加入对外描述队列
    EXTERN_C_START
    static napi_value Init(napi_env env, napi_value exports)
    {
        napi_property_descriptor desc[] = {
            { "add", nullptr, Add, nullptr, nullptr, nullptr, napi_default, nullptr }
        };
        napi_define_properties(env, exports, sizeof(desc) / sizeof(desc[0]), desc);
        return exports;
    }
    EXTERN_C_END
    // 模块声明，import时候调用
    static napi_module demoModule = {
        .nm_version = 1,
        .nm_flags = 0,
        .nm_filename = nullptr,
        .nm_register_func = Init,
        .nm_modname = "entry",
        .nm_priv = ((void*)0),
        .reserved = { 0 },
    };
    // 模块入口注册
    extern "C" __attribute__((constructor)) void RegisterEntryModule(void)
    {
        napi_module_register(&demoModule);
    }
    

如何使用系统NDK?

上面例子运行起来后，c++部分是没有打印信息的，若想看到对应的打印信息，则需要调用hilog进行输出，修改如下：

• cmake修改：

  # the minimum version of CMake.
  cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)
  project(MyNDKApplication)
  
  set(NATIVERENDER_ROOT_PATH ${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR})
  
  include_directories(${NATIVERENDER_ROOT_PATH}
                      ${NATIVERENDER_ROOT_PATH}/include)
  # 增加hiloglib库引用
  find_library(
      # Sets the name of the path variable.
      hilog-lib
      # Specifies the name of the NDK library that
      # you want CMake to locate.
      hilog_ndk.z
  )
  
  add_library(entry SHARED hello.cpp)
  # 增加hiloglib库连接
  target_link_libraries(entry PUBLIC ${hilog-lib} libace_napi.z.so)
  

• c++文件修改：

  // 增加hilog头文件
  #include <hilog/log.h>
  #include "napi/native_api.h"
  
  static napi_value Add(napi_env env, napi_callback_info info)
  {
      // 增加打印输出
      const unsigned int LOG_PRINT_DOMAIN = 0xFF00;
      OH_LOG_Print(LOG_APP, LOG_INFO, LOG_PRINT_DOMAIN, "Init", "Init begins");
      size_t requireArgc = 2;
      size_t argc = 2;
      napi_value args[2] = {nullptr};
      
  ...
  

• 输出：

  08-07 05:40:25.079  15167-15167  A0ff00/Init                    com.example.myndkapplication    I  Init begins
  08-07 05:40:25.079  15167-15167  A00000/testTag                 com.example.myndkapplication    I  Test NAPI 2 + 3 = 5
  

具体原理是什么？

1、PC端OHOS SDK里包括了native对应的库文件和头文件；

2、OHOS源码可以编译出带NDK的FullSDK，也可以从CI网址下载；

# Generate NDK library from NDK description file.
#
# Variables:
#  ndk_description_file:
#  min_compact_version: string specifies the minimal compactible version of NDK.
#    set to major_version in default.
#
template("ohos_ndk_library") {
  forward_variables_from(invoker, [ "testonly" ])
  assert(defined(invoker.ndk_description_file),
         "ndk description file is necessary ")
...
// 在GN里用ohos_ndk_library生成ndk库和头文件，如
    
ohos_ndk_library("libhilog_ndk") {
  output_name = "hilog_ndk"
  ndk_description_file = "./libhilog.ndk.json"
  min_compact_version = "1"
  system_capability = "SystemCapability.HiviewDFX.HiLog"
}

ohos_ndk_headers("hilog_header") {
  dest_dir = "$ndk_headers_out_dir/hilog"
  sources = [ "./include/hilog/log.h" ]
} 

// ndk_description_file 对应的 libhilog.ndk.json 文件里声明了导出的接口函数
[
    {
        "name": "OH_LOG_Print"
    },
    {
        "name": "OH_LOG_IsLoggable"
    }
]

// ohos 编译fullsdk的命令： ./build.sh --product-name ohos-sdk

ohos的ci网址如下：每日构建 | OpenHarmony CI

使用建议

建议使用Native API的场景

主要有如下一些

1. 应用性能敏感代码，比如游戏，物理模拟等计算密集型场景
2. 需要复用已有的C或C++库
3. 需要针对CPU特性进行专项定制的库，如neon加速

不建议使用Native API的场景

1. 写一个纯native的的OHOS应用
2. 希望在尽可能多的OHOS设备上保持兼容的应用

维测能力

1. OHOS官方提供lldb remote方式代码调试，详细参看lldb参考手册。
2. musl库的log维测能力，请参看libc库维测章节。

总结

• NDK方式是应用层直接调用底层库或者三方库目前看最常规的方式；
• 4.0(API10)有ndk 46个，3.2(API9)有ndk 28个，实质代码里有更多的ndk，RK的原因没有编出更多，比如sensor部分就没有编译出来；
• 划重点，NDK里有两种api：node-api，用于arkts和c++调用和传递数据；c/c++ api，可以把动态库打包成应用侧c++直接调用的接口；
• 社区文档：https://gitee.com/openharmony/docs/tree/master/zh-cn/application-dev/reference。

PS：附件是这个用例里的代码和3.2,4.0里扫出的ndk，有需要自取。

附件链接： 3.2Releasendklibgn.md 4.0ndklibgn.md MyNDKApplication.zip

本文作者：左翼风发

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