一、简介

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使用原生代码时，硬件很重要。NDK 提供各种 ABI 供您选择，可让您确保针对正确的架构和 CPU 进行编译。

本部分介绍了在编译时如何面向特定的架构和 CPU，如何使用 ARM NEON 扩展指令集，以及在运行时如何使用 cpufeatures 库查询可选功能。

二、ABI 管理

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不同的 Android 手机使用不同的 CPU，而不同的 CPU 支持不同的指令集。CPU 与指令集的每种组合都有专属的应用二进制接口，即 ABI。ABI 可以非常精确地定义应用的机器代码在运行时如何与系统交互。您必须为应用要使用的每个 CPU 架构指定 ABI。

典型的 ABI 包含以下信息：

• 机器代码应使用的 CPU 指令集。

• 运行时内存存储和加载的字节顺序。

• 可执行二进制文件（例如程序和共享库）的格式，以及它们支持的内容类型。

• 在代码与系统之间传递数据的各种规范。这些规范包括对齐限制，以及系统调用函数时如何使用堆栈和寄存器。

• 运行时可用于机器代码的函数符号列表 - 通常来自非常具体的库集。

本页列举了 NDK 支持的 ABI，并且介绍了每个 ABI 的运行原理。如需 32 位系统上的 ABI 问题列表，请参阅 32 位 ABI 错误

每个 ABI 支持一个或多个指令集。表 1 概述了每个 ABI 支持的指令集。

表 1. ABI 和支持的指令集。

表1

注意：NDK 以前支持 32 位和 64 位 MIPS，但这项支持已在 NDK r17 中移除。

下面提供了关于每个 ABI 的更多详细信息。

armeabi

注意：此 ABI 已在 NDK r17 中移除。

此 ABI 适用于基于 ARM、至少支持 ARMv5TE 指令集的 CPU。详情请参阅以下文档：

• ARM 架构参考手册

• ARM 架构的过程调用标准

• ARM ELF 文件格式

• ARM 架构的应用二进制接口 (ABI)

• ARM 架构的基本平台 ABI

• ARM 架构的 C 库 ABI

• ARM 架构的 C++ ABI

• ARM 架构的运行时 ABI

• ELF System V 应用二进制接口

• Generic/Itanium C++ ABI

AAPCS 标准将 EABI 定义为类似但不同 ABI 的系列。此外，Android 还采用小字节序 ARM GNU/Linux ABI。

此 ABI 不支持硬件辅助的浮点运算。相反，所有浮点运算都使用编译器的 libgcc.a 静态库中的软件辅助函数。

armeabi ABI 支持 ARM 的 Thumb（亦称 Thumb-1）指令集。NDK 默认生成 Thumb 代码，除非您在 Android.mk 文件中使用 LOCAL_ARM_MODE 变量指定不同的行为。

armeabi-v7a

此 ABI 可扩展 armeabi 以包含多个 CPU 扩展指令集。此 Android 特定 ABI 支持的扩展指令包括：

• Thumb-2 扩展指令集，其性能堪比 32 位 ARM 指令，简洁性类似于 Thumb-1。

• VFP 硬件 FPU 指令。更具体一点，是指 VFPv3-D16，它除了 ARM 核心中的 16 个 32 位寄存器之外，还包含 16 个专用 64 位浮点寄存器。

v7-a ARM 规范描述的其他扩展指令集，包括高级 SIMD（亦称 NEON）、VFPv3-D32 和 ThumbEE，都是此 ABI 的可选扩展指令集。由于不能保证它们存在，因此系统在运行时应检查扩展指令集是否可用。如果不可用，您必须使用替代代码路径。此检查类似于系统在检查或使用 MMX、SSE2 及 x86 CPU 上其他专用指令集时所执行的检查。

要了解如何执行这些运行时检查，请参阅 cpufeatures 库。此外，如需有关 NDK 支持为 NEON 编译机器代码的信息，请参阅 NEON 支持。

armeabi-v7a ABI 使用 -mfloat-abi=softfp 开关强制实施以下规则：编译器在函数调用期间必须传递核心寄存器对中的所有双精度值，而不是专用浮点值。系统可以使用 FP 寄存器执行所有内部计算。这样可极大地提高计算速度。

arm64-v8a

此 ABI 适用于基于 ARMv8、支持 AArch64 的 CPU。它还包含 NEON 和 VFPv4 指令集。

如需了解更多信息，请参阅 ARMv8 技术预览，并联系 ARM 进一步了解详情。

x86

此 ABI 适用于支持通常称为“x86”或“IA-32”的指令集的 CPU。此 ABI 的特性包括：

• 指令一般由具有编译器标记的 GCC 生成，如下所示：

-march=i686 -mtune=intel -mssse3 -mfpmath=sse -m32

这些标记指向 Pentium Pro 指令集，以及 MMX、SSE、SSE2、SSE3 及 SSSE3 扩展指令集。生成的代码在顶层 Intel 32 位 CPU 之间进行了均衡优化。

如需了解有关编译器标记的更多信息，特别是与性能优化相关的信息，请参阅 GCC x86 性能提示。

• 使用标准 Linux x86 32 位调用规范，与 SVR 使用的规范相反。详情请参阅不同 C++ 编译器和操作系统的调用规范的第 6 部分“寄存器的使用”。

ABI 不含任何其他可选 IA-32 扩展指令集，例如：

• MOVBE

• SSE4 的任何变体。

您仍可使用这些扩展指令集，只要您使用运行时功能探测来启用它们，并且为不支持它们的设备提供回退机制。

NDK 工具链假设在函数调用之前进行 16 字节堆栈对齐。默认工具和选项会强制实施此规则。如果编写的是汇编代码，必须确保堆栈对齐，而且其他编译器也遵守此规则。

请参阅以下文档了解更多详情：

• GCC 在线文档：Intel 386 和 AMD x86-64 选项

• 不同 C++ 编译器和操作系统的调用规范

• Intel IA-32 Intel 架构软件开发者手册第 2 卷：指令集参考

• Intel IA-32 Intel 架构软件开发者手册第 3 卷：系统编程指南

• System V 应用二进制接口：Intel386 处理器架构补充

x86_64

此 ABI 适用于支持通常称为“x86-64”的指令集的 CPU。它支持 GCC 通常使用以下编译器标记生成的指令：

-march=x86-64 -msse4.2 -mpopcnt -m64 -mtune=intel

这些标记指向 x86-64 指令集（根据 GCC 文档），以及 MMX、SSE、SSE2、SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE4.2 和 POPCNT 扩展指令集。生成的代码在顶层 Intel 64 位 CPU 之间进行了均衡优化。

如需了解有关编译器标记的更多信息，特别是与性能优化相关的信息，请参阅 GCC x86 性能。

此 ABI 不含任何其他可选的 x86-64 扩展指令集，例如：

• MOVBE

• SHA

• AVX

• AVX2

您仍可使用这些扩展指令集，只要您使用运行时功能探测来启用它们，并且为不支持它们的设备提供回退机制。

请参阅以下文档了解更多详情：

• 不同 C++ 编译器和操作系统的调用规范

• Intel64 和 IA-32 架构软件开发者手册第 2 卷：指令集参考

• Intel64 和 IA-32 Intel 架构软件开发者手册第 3 卷：系统编程

为特定 ABI 生成代码

默认情况下，NDK 指向所有非弃用 ABI。您可通过在 Application.mk 文件中设置 APP_ABI 来指向单个 ABI。以下代码段演示了使用 APP_ABI 的几个示例

APP_ABI := arm64-v8a # Target only arm64-v8a

APP_ABI := all # Target all ABIs, including those that are deprecated.

APP_ABI := armeabi-v7a x86_64 # Target only armeabi-v7a and x86_64.

要详细了解您可以为 APP_ABI 变量指定的值，请参阅 Android.mk。

编译系统的默认行为是将每个 ABI 的二进制文件包括在单个 APK（也称为胖 APK）内。与仅包含单个 ABI 的二进制文件的 APK 相比，胖 APK 要大得多；要权衡的是兼容性更广，但 APK 更大。强烈建议您利用拆分 APK 减小 APK 的大小，同时仍保持最大限度的设备兼容性。

在安装时，软件包管理器只解压缩最适合目标设备的机器代码。详情请参阅安装时自动解压缩原生代码。

Android 平台上的 ABI 管理

本部分详细说明了 Android 平台如何管理 APK 中的原生代码。

应用软件包中的原生代码

Play 商店和软件包管理器都希望能在 APK 中符合以下格式的文件路径上找到 NDK 生成的库：

/lib//lib.so

其中，<abi> 是支持的 ABI 下列出的 ABI 名称之一，<name> 是您为 Android.mk 文件中的 LOCAL_MODULE 变量定义库时使用的库名称。由于 APK 文件只是 zip 文件，因此打开它们并确认共享原生库位于该位于的位置很简单。

如果系统在预期位置找不到原生共享库，便无法使用它们。在这种情况下，应用本身必须复制这些库，然后执行 dlopen()。

在胖 APK 中，每个库位于名称与相应 ABI 匹配的目录下。例如，胖 APK 可能包含：

/lib/armeabi/libfoo.so

/lib/armeabi-v7a/libfoo.so

/lib/arm64-v8a/libfoo.so

/lib/x86/libfoo.so

/lib/x86_64/libfoo.so

注意：搭载 4.0.3 或更早版本、基于 ARMv7 的 Android 设备从 armeabi 目录（而非 armeabi-v7a 目录，如果两个目录都存在）安装原生库。这是因为在 APK 中，/lib/armeabi/ 在 /lib/armeabi-v7a/ 后面。从 4.0.4 开始，此问题已修复。

Android 平台 ABI 支持

Android 系统在运行时知道它支持哪些 ABI，因为版本特定的系统属性会指示：

• 设备的主要 ABI，与系统映像本身使用的机器代码对应。

• （可选）与系统映像也支持的其他 ABI 对应的辅助 ABI。

此机制确保系统在安装时从软件包提取最佳机器代码。

为实现最佳性能，应直接针对主要 ABI 进行编译。例如，基于 ARMv5TE 的典型设备只会定义主要 ABI：armeabi。相反，基于 ARMv7 的典型设备将主要 ABI 定义为 armeabi-v7a，并将辅助 ABI 定义为 armeabi，因为它可以运行为每个 ABI 生成的应用原生二进制文件。

64 位设备也支持其 32 位变体。以 arm64-v8a 设备为例，该设备也可以运行 armeabi 和 armeabi-v7a 代码。但请注意，如果应用以 arm64-v8a 为目标，而非依赖于运行 armeabi-v7a 版应用的设备，应用在 64 位设备上的性能要好得多。

许多基于 x86 的设备也可运行 armeabi-v7a 和 armeabi NDK 二进制文件。对于这些设备，主要 ABI 将是 x86，辅助 ABI 是 armeabi-v7a。

安装时自动解压缩原生代码

安装应用时，软件包管理器服务将扫描 APK，并查找以下形式的任何共享库：

lib//lib.so

如果未找到，并且您已定义辅助 ABI，该服务将扫描以下形式的共享库：

lib//lib.so

找到所需的库时，软件包管理器会将它们复制到应用的 data 目录 (data/data/<package_name>/lib/) 下的 /lib/lib<name>.so。

如果根本没有共享对象文件，应用也会编译并安装，但在运行时会崩溃。

三、处理CPU功能

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ABI：使用预处理器的预定义宏

自我介绍一下，小编13年上海交大毕业，曾经在小公司待过，也去过华为、OPPO等大厂，18年进入阿里一直到现在。

深知大多数初中级安卓工程师，想要提升技能，往往是自己摸索成长，但自己不成体系的自学效果低效又漫长，而且极易碰到天花板技术停滞不前！

因此收集整理了一份《2024年最新Android移动开发全套学习资料》送给大家，初衷也很简单，就是希望能够帮助到想自学提升又不知道该从何学起的朋友，同时减轻大家的负担。

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写在最后

对程序员来说，很多技术的学习都是“防御性”的。也就是说，我们是在为未来学习。我们学习新技术的目的，或是为了在新项目中应用，或仅仅是为了将来的面试。但不管怎样，一定不能“止步不前”，不能荒废掉。

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是为了将来的面试。但不管怎样，一定不能“止步不前”，不能荒废掉。

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