Android NDK Bionic API篇

前言

本篇重點學習一下NDK的核心開發庫Bionic API庫，通過Bionic API我們可以開發各種各樣的原生功能，真正發揮原生開發的強大功能。

Bionic基礎

Bionic是什麼

Bionic是Android平臺為了使用C/C++進行原生應用程式開發所有提供的POSIX標準C庫。它是Google為Android作業系統提供的BSD標準C庫的衍生庫。同時Bionic是專門為移動計算而精心設計的，針對移動裝置上有限的CPU週期和可用記憶體進行了裁剪以提高工作效率。

Bionic相容性怎麼樣

Bionic儘管是C標準庫，但是它不以任何方式與其它C庫二進位制相容。也就是說Bionic和其它C庫不相容，無法進行交叉編譯和相互引用。

Bionic提供什麼功能

Bionic提供了C標準庫，型別定義，函式和少數Android特有的特性。

主要功能可以概括如下：

1.    記憶體管理

2.    檔案輸入輸出

3.    字串操作

4.    數學函式

5.    日期和時間

6.    程序控制

7.    訊號處理

8.    網路套接字

9.    多執行緒

10.  使用者和組

11.  系統配置

12.  命名服務切換

Bionic還缺什麼功能

Bionic是專門為移動計算而精心設計的，所以Bionic不會支援所有C標準庫函式。也就是說它是C標準庫的一個子集。

如圖

Bionic記憶體管理

記憶體分配方式

靜態記憶體分配

適用於在程式碼中定義的靜態變數和全域性變數，靜態分配在應用程式啟動時自動發生。

自動記憶體分配

適用於函式引數和函式內的區域性變數，自動記憶體分配在函式呼叫時和函式內部有效，在函式使用完會自動釋放。

動態記憶體分配

動態分配是在程式執行時進行的，取決於當時的記憶體環境，如果需要的記憶體較大，可能會出現分配不成功的情況。

C語言記憶體管理

C語言不提供對內建動態記憶體管理的支援，不像C++，可以使用new關鍵字來動態生成一個物件。C語言必須使用C庫提供的函式來使用動態記憶體。

C語言使用記憶體管理函式，需要包括stdlib.h標頭檔案

C語言動態分配記憶體

C語言使用malloc函式來動態分配記憶體，malloc函式原型如下：

void* malloc(size_tbyte_count);

示例如下：

const char *str2="hello world";
char *str=(char*)malloc(strlen(str2));
strcpy(str,str2);

C語言調整記憶體大小

C語言使用realloc函式來調整記憶體大小，realloc函式原型如下：

void* realloc(void* p, size_t byte_count)

示例如下：

const char *str2="hello world";
int len=strlen(str2);
char *str=(char*)malloc(strlen(str2));
strcpy(str,str2);
str=(char*)realloc(str,len+4);
str=(char*)realloc(str,len-4);

C語言動態釋放記憶體

C語言使用free函式來釋放用malloc,realloc函式分配的記憶體，不能使用free函式釋放C++通過new關鍵字分配的記憶體。

free函式原型如下：

void free(void* p);

示例如下：

const char *str2="hello world";
int len=strlen(str2);
char *str=(char*)malloc(strlen(str2));
strcpy(str,str2);
free(str);

C++語言記憶體管理

C++提供了對動態記憶體管理的內建支援，可以通過new和delete關鍵字來管理動態記憶體。

在C++中，強烈建議使用new和delete關鍵字來管理動態記憶體，因為new關鍵字會呼叫C++類的建構函式，delete關鍵字同樣會呼叫C++類的解構函式。而C語言的記憶體分配函式則無法實現類似的功能。

C++動態記憶體分配

std::string *str3=new std::string("hello world");
printf(str3->c_str());

C++釋放動態記憶體

std::string *str3=new std::string("hello world");
printf(str3->c_str());
delete str3;

int *array=new int32_t[10];
for(int i=0;i<10;i++)
{
    array[i]=i;
}
delete[] array;

Bionic I/O

需要引入stdio.h標頭檔案

Bionic提供的I/O函式

一個讀取檔案的示例：

void readFile(const char * filePath){
    if(filePath==NULL) return;
    FILE *file=fopen(filePath,"r");
    fseek(file,SEEK_END);
    long fileSize=ftell(file);
    fseek(file,SEEK_SET);
    char *data=new char[fileSize];
    fread(data, sizeof(char),fileSize/sizeof(char),file);
    fclose(file);
}

一個寫入檔案的示例：

void writeFile(const char * filePath){
    if(filePath==NULL) return;
    FILE *file=fopen(filePath,"w");
    const char *data="hello world";
    int len=strlen(data);
    fwrite(data, sizeof(char),len,file);
    fflush(file);
    fclose(file);
}

Bionic與程序互動

Bionic允許原生程式碼啟動並與其它進行互動。原生程式碼可以執行shell命令，也可以在後臺啟動一個程序並與之通訊。

需要引入stdlib.h標頭檔案

Bionic執行shell命令

用system函式向shell傳遞命令

int result=system("mkdir /data/data/com.kgdwbb.jnidemo/files/file1");
if(result==-1 || result==127){
    //shell 命令執行失敗
}

Bionic與子程序通訊

system函式不提供向程序傳送和接收命令的通道，我們需要使用popen函式，popen函式的原型如下：

FILE    *popen(const char * cmd, const char * type);

第一個引數是要執行的命令，比如向shell傳遞”ls”命令

第二個引數是開啟通道的方式，比如“r”讀取，“w”寫入

示例如下：

FILE *file=popen("ls","r");
if(file==NULL) return;
char *line=new char[1024];
while (fgets(line,1024,file)!=NULL){
    //do something
}
fclose(file);

Bionic訪問系統配置

通過Bionic提供的API我們可以很方便的訪問Android系統屬性。

需要引入的標頭檔案是：#include<sys/system_properties.h>

訪問系統屬性的函式表

int __system_property_get(const char *name, char *value);

int __system_property_set(const char *key, const char *value);

int __system_property_read(const prop_info *pi, char *name, char *value);

const prop_info *__system_property_find(const char *name);

示例如下：

const char *propName="ro.product.model";
char *value=new char;
__system_property_get(propName,value);

__system_property_set(propName,"newModel");

const prop_info *info= __system_property_find(propName);
char *name=new char;
char *value2=new char;
__system_property_read(info,name,value2);

Bionic API訪問使用者和組陣列

需要引入的標頭檔案是：#include<unistd.h>

獲取應用程式的使用者ID和組ID

getuid函式用來獲取使用者ID

getgid函式用來獲取使用者的組ID

示例如下：

uid_t uid=getuid();

gid_t gid=getgid();

獲取安裝應用程式的使用者名稱

getlogin函式用來獲取安裝應用程式的使用者名稱

示例如下：

char *userName=getlogin();

結束語

本篇重點介紹了Bionic庫相關的基礎知識，相信大家學完這一篇，對Bionic庫應該有比較深刻的認識。當然還有一些Bionic庫的特性沒有介紹，後面幾篇文章會重點介紹。