本部分會(huì)學(xué)習(xí)如何在 Android Studio 中添加 C/C++ 支持，包括 NDK 及 CMake相關(guān)的知識(shí)。 Android 應(yīng)用開發(fā)很多都是使用 Java 或 Kotlin 語言，但是對(duì)運(yùn)行效率要求比較高或者對(duì)安全性要求比較高的模塊，往往會(huì)采用 C/C++來編寫。通過本部分的學(xué)習(xí)之后，我們就會(huì)了解如何在 Java 中調(diào)用 C/C++ 接口。
前面的小節(jié)我們學(xué)習(xí)了 C/C++ 支持環(huán)境的安裝和配置。本小節(jié)我們創(chuàng)建一個(gè)最簡(jiǎn)單的支持 C/C++ 的項(xiàng)目實(shí)例。
上一個(gè)小節(jié) C 語言的簡(jiǎn)介中我們對(duì) C 語言已經(jīng)有了一個(gè)簡(jiǎn)單的了解。這一節(jié)我們就來看一下 C 語言的程序結(jié)構(gòu)，了解了 C 語言的程序結(jié)構(gòu)之后我們才能正式的開始編寫 C 語言程序。下面我們來看一個(gè)最簡(jiǎn)單的 C 語言可執(zhí)行程序：
C 語言的指針常常被人們認(rèn)為是 C 語言中的靈魂所在，可以完成很多高難度的操作。但是更多的人感覺 C 語言的指針的存在如同噩夢(mèng)一般，因?yàn)樯圆蛔⒁?，就?huì)引起災(zāi)難性的后果。不管你是不是喜歡 C 語言中的指針，我們都要學(xué)習(xí)這種看起來很神奇的東西。因?yàn)橹羔樳@個(gè)概念不是 C 語言首創(chuàng)的，而是蘇聯(lián)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家首創(chuàng)的。
在前面 C 語言的變量類型中介紹過 C 語言中的變量類型。不知道大家有沒有注意到，在 C 語言中有字符類型的變量，但是沒有其他編程語言中經(jīng)常出現(xiàn)的字符串類型，在 JAVA 或者 C# 中用 string 這個(gè)關(guān)鍵字來聲明其類型。但是在 C 語言中是沒有這個(gè)變量類型的。
序號(hào)別稱全稱1C18ISO/IEC 9899:20182C11ISO/IEC 9899:20113C99ISO/IEC 9899:19994C95ISO/IEC 9899:1990/AMD 1:19955C90ISO/IEC 9899:19906C89ANSI X3.159-1989最新執(zhí)行的 C 語言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是序號(hào)為 1 的 C18 標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC 9899:2018 (C18)），這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是 2018 年通過的 C 語言國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。那么 C 語言的標(biāo)準(zhǔn)中都規(guī)定了哪些內(nèi)容呢？下面我們一起來看下：
在幾乎所有的情況下， C 語言都可以自動(dòng)的來分配內(nèi)存，這不需要你的參與。這很高效，也很安全。這也是目前主流語言所采取的策略。但是 C 語言除了系統(tǒng)自動(dòng)分配和回收內(nèi)存，還可以自己手動(dòng)來分配和回收內(nèi)存，讓你的程序更具有靈活性。
我們?cè)谇懊鎸W(xué)習(xí)了 C 語言的數(shù)據(jù)類型，那么變量在參與運(yùn)算的時(shí)候類型是始終如一不變的嗎？帶著這個(gè)疑問，我們可以先看一個(gè)例子：#include <stdio.h>#define typename(x) _Generic((x), /* Get the name of a type */ \ \ _Bool: "_Bool", unsigned char: "unsigned char", \ char: "char", signed char: "signed char", \ short int: "short int", unsigned short int: "unsigned short int", \ int: "int", unsigned int: "unsigned int", \ long int: "long int", unsigned long int: "unsigned long int", \long long int: "long long int", unsigned long long int: "unsigned long long int", \ float: "float", double: "double", \ long double: "long double", char *: "pointer to char", \ void *: "pointer to void", int *: "pointer to int", \ default: "other")int main(){ int a=1,b=2; float c=3.14159,d=0; printf("a type: %s, b type: %s, c type: %s, d type: %s\n",typename(a),typename(b),typename(c),typename(d)); a=b+c; printf("a=b+c, a=%d\n",a); printf("type (b+c): %s\n",typename(b+c)); d=b+c; printf("d=b+c, d=%f\n",d); return 0;}經(jīng)過編譯運(yùn)行后得到如下的結(jié)果：Tips：有關(guān)如何編譯運(yùn)行的內(nèi)容請(qǐng)參考前面的章節(jié)。Tips：同時(shí)值得注意的是，這個(gè)程序中的 _Generic 來自于 C11 標(biāo)準(zhǔn)中，所以在你之前可能看到的 C 語言的書籍中是沒有的。請(qǐng)大家不要使用過于古老的編譯器，請(qǐng)使用推薦的較新的編譯器。也就是支持 C11 以上標(biāo)準(zhǔn)的編譯器。具體情況可以參照你們所選擇的編譯器的手冊(cè)?；蛘咧苯舆x擇 GCC 7 及更新版本的編譯器。a type: int, b type: int, c type: float, d type: floata=b+c, a=5type (b+c): floatd=b+c, d=5.141590這里面的 a， b 變量為整形，而 c 和 d 都是浮點(diǎn)型。那么當(dāng)一個(gè)整形和一個(gè)浮點(diǎn)型相加的時(shí)候會(huì)發(fā)生什么呢？這就是我們今天要介紹的內(nèi)容。
了解了發(fā)明過程就大致知道了 C 語言的應(yīng)用場(chǎng)景。基本的應(yīng)用場(chǎng)景是操作系統(tǒng)的編寫。當(dāng)然現(xiàn)在 C 語言的應(yīng)用已經(jīng)大大超出了這個(gè)范圍。因?yàn)?C 語言與生俱來的特性是很容易與底層硬件打交道，所以目前 C 語言大量應(yīng)用在需要直接硬件交互的場(chǎng)景。比如最近很多的物聯(lián)網(wǎng)中的嵌入式設(shè)備，底層驅(qū)動(dòng)，高性能計(jì)算，游戲后端服務(wù),圖形處理等等。但是由于 C 語言不支持原生的面向?qū)ο蟮拈_發(fā)模式，因此有人說過，對(duì)于 C 語言，最大的工程就是開發(fā)一個(gè)操作系統(tǒng)。如果你想開發(fā)更為復(fù)雜的系統(tǒng)，請(qǐng)使用別的語言。但是這不代表 C 語言已經(jīng)過時(shí)了。恰恰相反， C 語言正在我們的生活中發(fā)揮著比以前更為重要的角色，你的手機(jī)，你的身邊的智能終端，甚至你家的掃地機(jī)器人，都無時(shí)不刻都有 C 語言的身影。圖2： 用 C 語言實(shí)現(xiàn)的 MP3 播放器 [4]圖2： 用 C 語言實(shí)現(xiàn)的 MP3 播放器內(nèi)部 [4]
上一個(gè)小節(jié) C 語言的程序結(jié)構(gòu)中我們簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)了一下 C 語言的程序到底由那些部分組成，但是僅僅了解 C 語言的程序結(jié)構(gòu)還不夠，僅僅是萬里長(zhǎng)征走完了第一步，后面還需要進(jìn)行很多的步驟才能讓程序成為一個(gè)可以使用的工業(yè)產(chǎn)品。還記的上一個(gè)小節(jié)中我們提到的 gcc 嗎？其實(shí)這是一個(gè) C 語言的編譯器，這一個(gè)小節(jié)我們就來學(xué)習(xí)一下編譯器這個(gè)概念。
C 語言的注釋目前有兩種：多行注釋（經(jīng)典式注釋）單行注釋（C++ 式注釋）
while 循環(huán)語句是 C 語言中最常用的三種循環(huán)語句之一。很多時(shí)候我們會(huì)使用這種循環(huán)來處理無窮無盡的各種請(qǐng)求和響應(yīng)。
在 C 語言中定義變量如下：int x;上面這行代碼就聲明了一個(gè)名為 x 的變量，這行代碼分為三部分：int：int 表示變量存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型的概念我們下個(gè)小節(jié)詳細(xì)講解；x：x 表示變量名稱；；：C 語言代碼每一行都用分號(hào)結(jié)尾。
C 語言是一種高級(jí)語言，最初由 Dennis M. Ritchie [1] 為了開發(fā)一個(gè)操作系統(tǒng)而設(shè)計(jì)，最早在 1972 年在 DEC PDP-11 計(jì)算機(jī)上被首次實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于 C 語言的變量類型這里有兩種說法：一種是只包含基礎(chǔ)的變量類型，如整數(shù)型，浮點(diǎn)型等；另外一種則是在上述類型的基礎(chǔ)上還包含了一些用戶可以定義的復(fù)合的類型，如 array，structure 等等。我們這里只介紹大家通常意義上所認(rèn)識(shí)的前一種基本的 C 語言數(shù)據(jù)類型。更為復(fù)雜的這些數(shù)據(jù)組合的結(jié)構(gòu)，我們會(huì)在后面單獨(dú)列出。
每個(gè)語言都需要編譯器，甚至包括可以直接操作 CPU 內(nèi)部寄存器的匯編語言。編譯器的作用就是將我們用接近人類自然語言編寫的程序翻譯成計(jì)算機(jī)可以直接執(zhí)行的二進(jìn)制文件。其實(shí)使用二進(jìn)制是人類在計(jì)算機(jī)發(fā)明過程中妥協(xié)于工程實(shí)踐的一個(gè)行為。因?yàn)閺淖罡咝实臄?shù)字進(jìn)制來說，三進(jìn)制其實(shí)更為有效率，但是實(shí)現(xiàn)起來不那么容易。C 語言的編譯器有非常多種，下面我們列舉了一些，供大家參考。編譯器編譯器作者支持的操作系統(tǒng)是否有相關(guān)的集成開發(fā)環(huán)境授權(quán)許可類型AMPCAxiomatic Solutions Sdn BhdWindows,Unix & OtherYesProprietaryAmsterdam Compiler KitAndrew Tanenbaum and Ceriel JacobsUnix & OtherNoBSDCCS C CompilerCCS, Inc.Windows,Unix & OtherYesProprietaryClangLow-Level Virtual MachineWindows,Unix & OtherNoBSDDMS Software Reengineering ToolkitSemantic DesignsWindows,Unix & OtherNoProprietaryGCC CGNU ProjectWindows,Unix,IBM mainframe, AmigaOS, VAX/VMS, RTEMSNoGPLRCC (RCOR C Compiler)Rodrigo Caetano (rcor)Windows,UnixNoGPLInteractive CKISS Institute for Practical RoboticsWindows, Unix, Mac, Linux, IRIX,Solaris, SunOSNoLabWindows/CVINational InstrumentsWindows,Unix & OtherYesProprietarylccChris Fraser and David HansonWindows,Unix & OtherWindows onlyFreeware (source code available for non-commercial use)Mark Williams CMark Williams CompanyWindows,OtherYesProprietaryMicrosoft CMicrosoftWindowsYesProprietaryNwccNils WellerWindows,Unix,OtherNoBSDOpen64SGI Google HP Intel Nvidia PathScale Tsinghua University and othersUnix,OtherNoGPLPelles CPelle OriniusWindowsYesFreewarePGCCThe Portland GroupWindows,Unix,Other— Mac OS XYes — Visual Studio on WindowsProprietaryPortable C CompilerAnders Magnusson and othersWindows,Unix,OtherNoBSDPower CMix SoftwareOtherNoProprietaryQuickCMicrosoftWindowsYesProprietarySAS/CSAS InstituteWindows,Unix,Other-IBM mainframe, AmigaOS, 68K, 88K, UnixYesProprietaryTiny C CompilerFabrice BellardWindows,UnixNoLGPLTurbo CEmbarcaderoOtherNoProprietary - V 2.01 freely availableCCS C CompilerCCS, Inc.Windows,Unix,OtherYesProprietaryMikroC CompilerMikroElektronika, Inc.Windows,Unix,OtherYesProprietaryups debugger (includes C interpreter)Tom Hughes, Ian Edwards, and othersUnix,Other-Solaris, SunOSYesGPLVBCCDr. Volker BarthelmannWindows,Unix,OtherNoFreeware (source code available,XL CIBMUnix-AIXEclipseProprietary當(dāng)然，編譯器還與計(jì)算硬件平臺(tái)息息相關(guān)。同一個(gè)編譯器會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)不同而分為不同的版本。如 arm64，armhf，x86， x86_64，PowerPC 等等。在本教程中，我們主要會(huì)使用到 gcc 編譯器。同時(shí)我們會(huì)在 arm64，armhf，x84_64 等硬件平臺(tái)上編譯我們的程序。從中可以看出 C 語言的移植性還是很好的。同樣的程序，我們可以在不同的編譯器以及硬件平臺(tái)上編譯執(zhí)行。Tips：請(qǐng)大家注意，我們的學(xué)習(xí)要求操作系統(tǒng)為 Windows 10，Linux， Unix, 或者 MacOS。對(duì)于微軟已經(jīng)停止維護(hù)的 Windows 7 以及更早的系統(tǒng)。我們沒有辦法使用新的特性來編譯和運(yùn)行相關(guān)的程序。
for 循環(huán)廣泛存在于 C 語言中的各個(gè)角落中。擔(dān)負(fù)著完成根據(jù)給定條件，完成有限次循環(huán)的重任。
從 C 語言發(fā)明到現(xiàn)在經(jīng)歷了如下的標(biāo)準(zhǔn)：版本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布日期K&Rn/a1978-02-22C89ANSI X3.159-19891989-12-14C90ISO/IEC 9899:19901990-12-20C95ISO/IEC 9899/AMD1:19951995-03-30C99ISO/IEC 9899:19991999-12-16C11ISO/IEC 9899:20112011-12-15目前 C 語言執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是 ISO/IEC 9899:2011，我們?cè)谡n程中也會(huì)遵循此標(biāo)準(zhǔn)來完成代碼。
什么是標(biāo)準(zhǔn)？標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)重復(fù)性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，他以科學(xué)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)概念大行其道的今天，如果大家在生活中稍微注意一下，其實(shí)可以很容易發(fā)現(xiàn)，我們生活在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的世界里，每個(gè)產(chǎn)品的外包裝或者標(biāo)簽上都會(huì)注明相應(yīng)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)貫穿著我們的衣食住行。。總而言之，標(biāo)準(zhǔn)無處不在。當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)具有行業(yè)性與地域性。每個(gè)國(guó)家基本都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)有些是自己獨(dú)立創(chuàng)造的，但更多的，為了與國(guó)際上大部分標(biāo)準(zhǔn)兼容，基本上會(huì)使用國(guó)際上一些通用的標(biāo)準(zhǔn)，只是改一下名字就可以了。作為軟件行業(yè)中的老大哥級(jí)人物。C 語言也有自己的標(biāo)準(zhǔn)，而且是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。如果大家遵循同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，那么就會(huì)避免分歧的產(chǎn)生，避免出現(xiàn)很多不必要的麻煩和困擾。按照這統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)就不會(huì)出現(xiàn)不兼容的問題。我們先來看下 C 語言標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史：
由于 C 語言是強(qiáng)類型語言，不能如同某些語言一樣，可以在變量中存儲(chǔ)任意元素。所以在有的時(shí)候會(huì)遇到一些問題。比如你有一個(gè)變量需要存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果有時(shí)可能是整數(shù)，有時(shí)可能是浮點(diǎn)數(shù)。這里我們介紹其中可以做到不更改變量名就可以存儲(chǔ)不同類型數(shù)據(jù)的變量。
C 語言有如下的特點(diǎn)：代碼簡(jiǎn)潔不繁瑣；具有良好的可移植性，代碼與機(jī)器底層獨(dú)立（相對(duì)于匯編語言而言）；屬于中層編程語言（底層的為匯編語言等，高層的為 Java 語言等）；結(jié)構(gòu)化語言；豐富的程序庫(kù)可以使用；可以直接管理內(nèi)存；運(yùn)行速度快；提供了指針操作；可以使用遞歸；具有良好的擴(kuò)展性。
作為 C 語言中主力的標(biāo)準(zhǔn)輸出函數(shù)， printf 為我們提供了豐富的格式選項(xiàng)。
do-while 循環(huán)語句是 C 語言中最常用的三種循、環(huán)語句之一。但也是最容易與前面的 while 循環(huán)混淆的循環(huán)語句。
以前在 Windows 下直接編譯 C 語言是一件困難的事情。要么使用諸如 Visual Studio 之類的 IDE，要么安裝 Cygwin 這類的模擬環(huán)境。但是在目前 Windows 10 中，現(xiàn)在有了更便捷的選擇?？梢园惭b WSL 環(huán)境, 全稱為 Windows Subsystem for Linux。大家可以通過搜索上面的關(guān)鍵字來查找安裝方式。在這里我將微軟的官方文檔鏈接放在這里，方便大家安裝。這里有詳細(xì)步驟，以及大家在安裝過程中會(huì)經(jīng)常遇到的安裝問題等。適用于 Linux 的 Windows 子系統(tǒng)安裝指南 (Windows 10)在選擇安裝 Ubuntu 后，就可以按照上面在 Linux 環(huán)境下編譯 C 語言的方式來編譯了。Tips：這時(shí)候大家可能很好奇文件路徑的問題。在 Windows 10 中的盤符，是掛載在 WSL 系統(tǒng)中 /mnt 目錄下的。比如你的用戶名叫 mooc，那么你的文檔目錄下存儲(chǔ)了源代碼，你要怎么進(jìn)入 文檔 這個(gè)目錄呢？cd /mnt/c/Users/mooc/Documents/
C 語言中的字符串雖然不是一種獨(dú)立的數(shù)據(jù)類型，但是這并不影響其重要地位，所以在 C 語言中會(huì)有一些專門針對(duì)字符串的函數(shù)。
在之前的 C 語言標(biāo)準(zhǔn)中，邏輯運(yùn)算符是表示兩個(gè)數(shù)值之間邏輯關(guān)系的運(yùn)算符。通常用 0 和 1 來表示假值和真值。但是在 C 語言中會(huì)認(rèn)為非 0 的數(shù)值在邏輯運(yùn)算中都為 1 。邏輯運(yùn)算的返回值也是整數(shù)型，不是 0 就是 1 ，這點(diǎn)和其他很多編程語言是不同的。但是，在 C99 標(biāo)準(zhǔn)中引入了布爾類型。所以 C 語言中的邏輯運(yùn)算就簡(jiǎn)單了很多。要想使用布爾類型，需要引入 stdbool.h 這個(gè)庫(kù)即可。但是遺憾的是，到目前為止還沒有可以直接輸出布爾值的打印語句。所以即使定義了布爾類型，在輸出的時(shí)候還是只能直接輸出整數(shù)值。當(dāng)然可以通過后面介紹的三目運(yùn)算符來很輕松的解決這個(gè)問題。我們留到后面介紹。ABA && B（A與B)A || B(A或B)!A（非A）!B（非B）100101010110000011111100
上一個(gè)小節(jié)我們對(duì) C 語言的運(yùn)算符有了一個(gè)基本的了解，這節(jié)課我們來詳細(xì)的看下運(yùn)算符中的算術(shù)運(yùn)算符：
這里我將國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織最新的 C 語言的標(biāo)準(zhǔn)的一部分內(nèi)容放在這里，因?yàn)樗械臉?biāo)準(zhǔn)都不是免費(fèi)提供的，有興趣的同學(xué)可以購(gòu)買看一下全文。那么這些標(biāo)準(zhǔn)里面都有哪些內(nèi)容呢？因?yàn)槲也]有購(gòu)買 C 語言的最新標(biāo)準(zhǔn)，所以我找了一點(diǎn)來自于 C 語言標(biāo)準(zhǔn)中描述。下面這段話就通過文字的描述，定義了有關(guān) main 函數(shù)的細(xì)節(jié)：The function called at program startup is named main. The implementation declares no prototype for this function. It shall be defined with a return type of int and with no parameters: int main(void) { /* ... */ }or with two parameters (referred to here as argc and argv, though any names may be used, as they are local to the function in which they are declared): int main(int argc, char *argv[]) { /* ... */ }or equivalent;10) or in some other implementation-defined manner.這里寫明了 main 函數(shù)是做什么的，應(yīng)該怎么寫，包含了什么參數(shù)以及返回值等。正確的 main 函數(shù)的正確的書寫方法應(yīng)該是 int main(void) { /* ... */ } 或者 int main(int argc, char *argv[]) { /* ... */ } 。而不是我們國(guó)內(nèi)隨處可以看到的 void main(void) {/* ... */} 或者 void main(int argc, char *argv[]) { /* ... */ }。這種寫法在有的編譯器下是會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的,導(dǎo)致編譯無法進(jìn)行。而且這個(gè)返回值是可以輸出的，可以作為程序是否正確執(zhí)行的判斷，比如你可以用返回值 0 放在程序執(zhí)行完整后返回，返回 0 就可以判斷程序完整執(zhí)行了。如果返回了其他數(shù)值，那么程序就出現(xiàn)了異常。由于購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)太貴了，需要 198 瑞士法郎，折合人民幣 1422.08 元，所以這里只能給大家看一點(diǎn)從其他網(wǎng)站上找到的信息。不過超過 500 頁的標(biāo)準(zhǔn)全文對(duì)于大家學(xué)習(xí)這門語言也沒有太大的益處。只要記住在最新的是最好的就可了。
跟 list 類似，每個(gè)元素都對(duì)應(yīng)有相應(yīng)的 id。在按照 C 順序跟蹤索引的時(shí)候，數(shù)組的索引可以按照下圖來直觀理解：C 順序的索引上述索引的標(biāo)注是按照行優(yōu)先的順序進(jìn)行的。案例設(shè)置 flags=["c_index"]，可以實(shí)現(xiàn)類似 list 的 enumerate 函數(shù)的效果：cit = np.nditer(arr, flags=["c_index"])while not cit.finished: print("value:", cit[0], "index:<{}>".format(cit.index)) cit.iternext()打印結(jié)果為：value: 0 index:<0>value: 1 index:<1>value: 2 index:<2>value: 3 index:<3>value: 4 index:<4>value: 5 index:<5>在上述代碼中，同過 while 循環(huán)可以逐步打印出每個(gè)元素的值和索引。
數(shù)組是編程語言中用來存儲(chǔ)元素的集合。在 C 語言中，集合是儲(chǔ)存相同類型元素的集合。并且可以通過一個(gè)名稱來來訪。--------------------------------------------| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | …… | N-1 |--------------------------------------------第一個(gè)元素 最后一個(gè)元素在數(shù)組中，數(shù)組的訪問是用索引位置 0 開始的，最后一個(gè)元素的位置的索引是 N-1。所以你存入的第一個(gè)元素的位置編號(hào)是 0 ，而不是 1 。請(qǐng)大家注意這點(diǎn)。
