关键词:
本篇是关于交叉编译Rust库,生成Android和iOS的二进制文件(so与a文件),以及简单的集成使用。
1.环境
系统:macOS 13.0 M1 Pro,Windows 10
Python
: 3.9.6
Rust
: 1.66.1
NDK
: 21.4.7075529
这里就不具体说明以上环境的安装配置了,有需要可以去对应官网查找或看文末参考链接。高版本ndk操作有所不同,我后面会说到。其他版本没有具体要求,大体一致即可。
总的来说,macOS和Windows在操作上没有太大的区别,主要是两者环境安装配置的不同,。本篇以macOS为例说明。
2.配置
Android
使用NDK 提供的 make_standalone_toolchain.py
脚本创建工具链。我们需要对我们想要编译的每个架构都这样做。
export ANDROID_HOME=实际Android sdk位置
export NDK_HOME=$ANDROID_HOME/ndk/21.4.7075529
python "$NDK_HOME\\build\\tools\\make_standalone_toolchain.py" --api 30 --arch arm64 --install-dir NDK/arm64
python "$NDK_HOME\\build\\tools\\make_standalone_toolchain.py" --api 30 --arch arm --install-dir NDK/arm
python "$NDK_HOME\\build\\tools\\make_standalone_toolchain.py" --api 30 --arch x86 --install-dir NDK/x86
命令中的 --api
参数对应Android项目的targetSdk
版本,同时需要注意当前NDK支持的最高版本,比如版本21最高30,版本25最高33。
创建一个新文件cargo-config.toml
。该文件将告诉cargo
在交叉编译期间在哪里寻找clang链接器。将以下内容添加到文件中:
# macos
[target.aarch64-linux-android]
ar = "/Users/weilu/NDK/arm64/bin/aarch64-linux-android-ar"
linker = "/Users/weilu/NDK/arm64/bin/aarch64-linux-android-clang"
# windows
[target.armv7-linux-androideabi]
ar = "D:\\\\NDK\\\\arm\\\\bin\\\\arm-linux-androideabi-ar.exe"
linker = "D:\\\\NDK\\\\arm\\\\bin\\\\arm-linux-androideabi-clang.cmd"
#[target.i686-linux-android]
#ar = "xxx/bin/i686-linux-android-ar"
#linker = "xxx/bin/i686-linux-android-clang"
上面是我macos和windows上文件目录路径,你们需要替换为自己设备上的目录路径。如果你不需要x86,可以不用添加target.i686-linux-android
配置。
然后执行命令cp cargo-config.toml ~/.cargo/config
将此配置文件复制到我们的.cargo目录中。所以这里你也可以直接创建config
文件手动复制的cargo
的安装根目录中。
在执行一开始的命令时你会看到如下警告:
WARNING:__main__:make_standalone_toolchain.py is no longer necessary. The
$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin directory contains target-specific scripts that perform
the same task.
其实就是说$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin
目录下已经内置了,所以你也可以直接使用。举个例子:
[target.aarch64-linux-android]
ar = "/Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/21.4.7075529/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android-ar"
linker = "/Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/21.4.7075529/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android30-clang"
注意aarch64-linux-android30-clang
文件中的数字是你需要的api版本。
最后是安装交叉编译组件:
rustup target add aarch64-linux-android armv7-linux-androideabi i686-linux-android
按需安装,如果不用x86可以去除i686-linux-android
。使用rustup target list
可以查看安装结果。
补充
一开始提到高版本ndk操作有所不同,这里我用ndk(版本25.1.8937393)说明一下:
首先是没有了后缀linux-android--ar
文件,需要替换为llvm-ar
。
[target.aarch64-linux-android]
ar = "/Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/llvm-ar"
linker = "/Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin/aarch64-linux-android30-clang"
然后打包时会报错:
note: ld: error: unable to find library -lgcc
clang-14: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)
原因是高版本将libgcc
文件改名为libunwind
。所以我们添加软链接,或者复制libunwind
重命名为libgcc
。
ln -s /Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/lib64/clang/14.0.6/lib/linux/aarch64/libunwind.a /Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/lib64/clang/14.0.6/lib/linux/aarch64/libgcc.a
ln -s /Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/lib64/clang/14.0.6/lib/linux/arm/libunwind.a /Users/weilu/android-sdk-macosx/ndk/25.1.8937393/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/lib64/clang/14.0.6/lib/linux/arm/libgcc.a
iOS
iOS配置相对简单,安装Xcode,然后执行xcode-select --install
安装命令行工具。
安装交叉编译组件:
rustup target add aarch64-apple-ios armv7-apple-ios armv7s-apple-ios x86_64-apple-ios i386-apple-ios
一样,按需安装。比如我只需要64位,所以实际只安装了aarch64-apple-ios
。
最后安装lipo
,它是一个命令就可编译出iOS目前支持的5个CPU架构静态库,且自动合并成一个universal静态库。
cargo install cargo-lipo
3.例子
首先创建一个项目:
cargo new --lib rust_demo
使用vs code打开项目,推荐安装rust-analyzer
、Better TOML
,CodeLLDB
等插件。项目结构如下图:
打开Cargo.toml
文件,配置如下:
[package]
name = "rust_demo"
version = "0.1.0"
edition = "2021"
# 仅Android
[target.'cfg(target_os="android")'.dependencies]
jni = version = "0.20.0", default-features = false
[lib]
name = "rust_demo"
# iOS and Android.
crate-type = ["staticlib", "cdylib"]
[dependencies]
- 添加
jni
依赖,因为这个只是Android使用,所以可以添加此限制条件。 staticlib
静态库(.a)和cdylib
动态库(.so)
lib.rs
输入以下代码:
use std::os::raw::c_char;
use std::ffi::CString, CStr;
#[no_mangle]
pub extern fn rust_greeting(to: *const c_char) -> *mut c_char
let c_str = unsafe CStr::from_ptr(to) ;
let recipient = match c_str.to_str()
Err(_) => "there",
Ok(string) => string,
;
CString::new("Hello ".to_owned() + recipient).unwrap().into_raw()
- 注解
#[no_mangle]
,告诉Rust编译器不要 mangle 这个函数的名称,确保我们的函数名导出时不变。 extern
告诉Rust编译器,此函数将从Rust外部调用。
这个方法很简单,就是传入什么字符串,前面拼接一个"Hello "。
到这里,iOS就可以直接打包使用了。Android还需要添加一个JNI方法:
#[cfg(target_os="android")]
#[allow(non_snake_case)]
pub mod android
extern crate jni;
use super::*;
use self::jni::JNIEnv;
use self::jni::objects::JClass, JString;
use self::jni::sys::jstring;
#[no_mangle]
pub unsafe extern fn Java_com_weilu_demo_RustGreetings_greeting(env: JNIEnv, _: JClass, java_pattern: JString) -> jstring
// Our Java companion code might pass-in "world" as a string, hence the name.
let world = rust_greeting(env.get_string(java_pattern).expect("invalid pattern string").as_ptr());
// Retake pointer so that we can use it below and allow memory to be freed when it goes out of scope.
let world_ptr = CString::from_raw(world);
let output = env.new_string(world_ptr.to_str().unwrap()).expect("Couldn't create java string!");
output.into_raw()
#[allow(non_snake_case)]
:告诉编译器忽略java这类驼峰命名警告。Java_com_weilu_demo_RustGreetings_greeting
指的是在Android项目中调用的包名类名方法名,这个同C++一样。
4.打包
Android
打包命令:
cargo build --target aarch64-linux-android --release
cargo build --target armv7-linux-androideabi --release
cargo build --target i686-linux-android --release
so文件位置在项目下的target/xxx-linux-android/release/
目录。
iOS
打包命令:
cargo lipo --release
# 或
cargo lipo --targets aarch64-apple-ios --release # 指定平台
静态库位置在项目下的target/universal/release/
目录。
打包后librust_demo.so
文件4.4M,librust_demo.a
文件16.7M。这个大小说实话有点大了,所以我们在Cargo.toml
添加如下优化配置:
[profile.release]
lto = true
opt-level = 'z'
strip = true
codegen-units = 1
重新编译librust_demo.so
文件247K,librust_demo.a
文件6.5M。这个大小还是可以接受的。
5.使用
Android
Android端代码如下,注意放到对应的包名下。
package com.weilu.demo;
public class RustGreetings
static
System.loadLibrary("rust_demo");
private static native String greeting(final String pattern);
public String sayHello(String to)
return greeting(to);
librust_demo.so
(64位)放到src/main/jniLibs/arm64-v8a
目录下。
调用代码验证:
RustGreetings g = new RustGreetings();
Log.d("rust_demo", g.sayHello("world"));
iOS
Frameworks,Libraries,and Embedded Content
下添加librust_demo.a
与libresolv.tbd
文件。
创建greetings.h
文件,代码如下:
#include <stdint.h>
// 方法名与rust一致
const char* rust_greeting(const char* to);
Swift 项目需要桥接,创建Greetings-Bridging-Header.h
,代码如下:
#ifndef Greetings_Bridging_Header_h
#define Greetings_Bridging_Header_h
#import "greetings.h"
#endif /* Greetings_Bridging_Header_h */
打开Build Settings
选项卡, 将 Objective-C Bridging Header
设置为 Greetings-Bridging-Header.h
路径。
然后在 Build Settings
中 Library Search Paths
添加librust_demo.a
路径。
添加RustGreetings.swift
文件,写入如下代码:
class RustGreetings
func sayHello(to: String) -> String
let result = rust_greeting(to)
let swift_result = String(cString: result!)
return swift_result
调用代码验证:
let rustGreetings = RustGreetings()
print("\\(rustGreetings.sayHello(to: "world"))")
至此,本篇结束。下一篇会基于本篇内容开发一款小工具。
参考
- Building and Deploying a Rust library on iOS
- Building and Deploying a Rust library on Android
- 创建第一个Rust JNI项目
- Support Android ndk versions r23-beta3 and up
- Rust 编译后二进制大小和常用优化方式
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