鸿蒙游戏三方库编译适配之C/C++篇

鸿蒙游戏三方库编译适配之C/C++篇
1.        编译适配工具介绍
1.1 CMake构建系统
鸿蒙中提供的编译构建系统为CMake。提供了一系列的脚本文件。在ndk目录（/HarmonyOS-NEXT-DB1/openharmony/native）的build目录中放置预定义的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。
1.2 编译器
鸿蒙中提供的编译器为Clang+LLVM，在ndk目录的llvm目录中。

Clang和LLVM关系
Clang编译main.c到可执行文件的过程：
   
1.预编译：clang –E main.c –o main_precompile.i
2.词法分析：clang -fmodules -E -Xclang -dump-tokens main.c
3.语法分析：clang -fmodules -fsyntax-only -Xclang -ast-dump main.c
4.中间代码：clang -S -fobjc-arc -emit-llvm main.c -o main.ll
5.汇编：clang -S main.c -o main_compile.s
6.目标程序：clang -fmodules -c main.c -o main_obj.o
7.生成可执行文件：clang main_obj.o -o mainExec
1.3 使用工具链进行编译
工具链的使用基本上可以理解为两个脚本cmake_exec.sh和ninja_exec.sh。
```shell
# 脚本1 cmake_exec.sh
# ===============================
#   需调整鸿蒙sdk路径及工具链路径
# ===============================
/home/chenghui/ohos_sdk/native/build-tools/cmake/bin/cmake -GNinja \
-DCMAKE_BUILD_TYPE=Release -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=./ \
-DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="/home/chenghui/ohos_sdk/native/build/cmake/ohos.toolchain.cmake" -B build
```
cmake_exec.sh编译会生成一些“中间”文件，如调整了CMakeLists.txt文件需要将build文件夹清空，重新执行该脚本，避免文件缓存。若此脚本执行出现错误，一般情况下都是编译脚本的相关问题，主要调整CMakeLists.txt文件。


```shell
# 脚本2 ninja_exec.sh
# ===============================
#   需调整鸿蒙sdk路径及工具链路径
# ===============================
/home/chenghui/ohos_sdk/native/build-tools/cmake/bin/ninja -C build/
```
ninja_exec.sh需要在cmake_exec.sh脚本正常的前提下运行。如此脚本中执行出现错误，一般需要涉及源码调整。
使用上述两个脚本，基本上可以满足全部的CMakeList.txt编译，然后再针对编译过程中问题进行调整。
注意：Linux环境下，若是在cmake_exec.sh脚本中不指定-G，默认可以使用make工具进行编译。
 
2.        非CMAKE工程编译适配
C/C++三方库中还有许多的三方库可能需要使用除cmake之外的其他方式进行构建。构建此类三方库一般使用Clang+llvm编译器直接构建，其中可能还存在一些其他脚本，但本质上都是使用编译器，其他脚本作为辅助。
构建此类三方库一般两种方式：使用CMakeLists.txt重写编译脚本或是使用原生构建工具。
2.1 使用CMakeLists.txt重写编译脚本
此过程使用于相对简单的三方库，对于依赖简单，且使用工具单一（较为复杂的库可能还需要使用到python、rust等）的情况可以使用。
如三方库提供Android平台版本，可以参考Android.mk文件进行编写，内容与CMakeLists.txt文件较为相似。
  以下为CMakeLists.txt重写Android.mk示例：
2.2 使用原生构建工具
使用原生的构建工具，需要针对环境进行配置，一般建议在linux环境下使用。
注意：linux环境下需要linux版本sdk，且解压时注意使用linux环境下的解压工具解压，避免问题。
环境配置如下：
```shell
export OHOS_SDK=/home/ohos/tools/OH_SDK/ohos-sdk/linux # 此处替换解压目录
export AS=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-as
export CC="${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/clang --target=aarch64-linux-ohos"
export CXX="${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/clang++ --target=aarch64-linux-ohos"
export LD=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/ld.lld
export STRIP=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-strip
export RANLIB=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-ranlib
export OBJDUMP=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-objdump
export OBJCOPY=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-objcopy
export NM=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-nm
export AR=${OHOS_SDK}/native/llvm/bin/llvm-ar
export CFLAGS="-fPIC -D__MUSL__=1"
export CXXFLAGS="-fPIC -D__MUSL__=1"
```
完成环境配置之后，可参照三方库提供文档（readme文件或是其他）按照教程进行编译。
编译过程中可能会涉及一些平台相关信息调整和修改。

 
3.        编译适配示例
通过对openal三方库鸿蒙化，来加深大家对编译的理解。
openal说明：跨平台音频库，里面包含多种音频处理方式，本示例中仅对opensles进行鸿蒙化处理。
本示例中使用的版本：1.22.0 源码地址：https://github.com/kcat/openal-soft。
3.1 分析
该三方库提供CMakeLists.txt脚本，分析脚本中ANDROID相关部分。

通过源码中提供的CMakeLists.txt中看出，ANDROID平台编译时，主要使用的是opensles和log。 log模块我们可以使用hilog进行替换； opensles这个模块在鸿蒙sdk中也是提供的，也可以尝试替换；
我们先对比一下AndroidNDK中该模块的头文件和鸿蒙sdk中有啥区别 androidNDK版本：25.1.8937393





鸿蒙sdk版本API11

对比内容后发现有鸿蒙上面的版本和androidNDK版本还是有较大差别的。但仍然可以尝试调整。
3.2 编译脚本调整
调整CMakeLists.txt脚本，将ANDROID相关部分使用鸿蒙中能力进行替。


3.3 源码调整
c++相关代码调整，主要增加了两个文件opensl_ohos.cpp和OpenSLES_OHOS.h。
其中opensl_ohos.cpp是参照opensl.cpp修改调整。基本上是类名上的调整和小部分的逻辑调整。
可查看适配完的源码自行对比。
OpenSLES_OHOS.h文件是参考opensl.cpp时，发现Android中使用到了
OpenSLES_AndroidConfiguration.h的系统文件，但是鸿蒙中并没有提供类似文件。
针对OpenSLES_AndroidConfiguration.h分析之后发现，该文件中主要时提供一些变量和接口体，并没有接口相关代码，所以尝试参照OpenSLES_AndroidConfiguration.h编写一个OpenSLES_OHOS.h供鸿蒙使用。 由于篇幅关系，此处不展示具体源码调整相关代码，可直接访问openAL-soft: version 1.22.0 support OHOS (gitee.com)获取。
3.4 编译
执行以下两个脚本进行编译即可

 
4.        编译总结和常见问题
4.1 三方库编译总结
•         分析三方库提供文档分析编译步骤，使用的工具有哪些；
•        分析编译脚本，是否涉及平台相关内容（ABI），是否有其他三方库依赖；
•        分析源码，是否涉及平台相关内容（宏）；

•        对比源码中编译Android平台使用的头文件，函数、变量等是否在鸿蒙sdk中是否存在；


•        存在：直接使用同名文件、函数、变量替换；
•        不存在：先了解其功能，分析鸿蒙中是否存在相同功能函数，存在则替换；不存在则可以咨询sdk相关同事如何处理（先注释，或参考Android自行添加）；

•        创建deveco项目进行验证或直接带入项目中验证；


4.2 常见问题
Q1.编译过程中找不到符号，找不到文件或是.链接过程中报错符号未定义问题
A:一般是编译脚本中存在某个判断影响到了编译，仔细排查编译脚本或是修改源码处的相关逻辑，避免由于宏相关的判断导致问题。
Q2.Cmake版本是否可以升级
A:可以升级，但是不建议。
Q3.Neon优化相关问题
在HarmonyOS系统中，arm64-v8a ABI下默认已经开启了对Neon扩展的支持
如出现以下报错:

A:处理方法：
可以通过-fno-vectorize关闭，具体参考《Auto-Vectorization in LLVM》。
使用Neon intrinsics库，方便开发者直接操作低阶Neon指令。
详细参考：使用Neon指令扩展-硬件兼容性-NDK开发-开发 | 华为开发者联盟 (huawei.com)
Q4._POSIX_VERSION问题
A: _POSIX_VERSION 是一个宏定义，表示当前操作系统的 POSIX 标准版本。POSIX（Portable Operating System Interface，便携式操作系统接口）是一个由 IEEE 定义的标准，旨在提供操作系统的可移植性和兼容性。目前鸿蒙NDK(API9-API12)中_POSIX_VERSION=200809L，有些旧版本三方库中对_POSIX_VERSION的判断比较低，使用了低版本的系统函数导致错误。
Q5.atomic不存在问题
A: 三方库鸿蒙化过程中，有些库用到了libatomic.a但是鸿蒙sdk中并未提供该.a文件。编译时出现以下报错：
ld.lld: error: undefined reference due to --no-allow-shlib-undefined: __atomic_is_lock_free
>>> referenced by ./libcrypto.so
ld.lld: error: undefined reference due to --no-allow-shlib-undefined: __atomic_fetch_add_4
>>> referenced by ./libcrypto.so
查看https://github.com/nodejs/node/issues/28231，尝试连接atomic会出现以下问题
ld.lld: error: unable to find library -latomic
发现找不到libatomic.a或是libatomic.so，搜索了一下sdk中确实没有两个库，对比了Android是存在libatomic.a的。
出现上述情况需要替换libclang_rt.builtins.a
 
5.        已支持鸿蒙系统部分SDK列表
5.1 已支持的部分闭源SDK（需商业授权获取）
FMOD：https://fmod.com/
5.2 已支持的部分开源SDK（可通过开源代码仓获取）
HybridCLR：https://github.com/focus-creative-games/hybridclr  
Solar2D：https://gitee.com/fengozl/corona/
V8 Engine：https://github.com/dumganhar/v8
PuerTs：https://github.com/Tencent/puerts
5.3 更多支持的SDK列表（持续更新中）
Wwise，CRIWare（ADX/Sofdec），乐变，U8SDK，迅游等