Cairo库移植到安卓记录

前言

接Android Studio引入ndk编译的so库的故事，这个东西搞了两周以后，由于自己不熟悉Java和安卓开发，踩了不少坑，其中一周时间都是花在怎么用Android Studio上的。。。AS下的新版本Koala，结果网上资料全是旧版本，很多设置完全不同，遇了问题经常不知所措，后面不得已，换成了老一点的2021 dolphin版本，也学会了看安卓官网资料，逐渐才稳定下来。

好在不是紧急项目，后面赶主要任务进度就改成每周抽一天时间去处理，这个任务最核心的在于如何将cairo库移植到安卓环境去使用，这是一个2D绘图库，awtk的画布后端也有cairo的选择，几周摸爬滚打，终于将cairo移植到了安卓上，特此记录下，算是个人进军安卓开发的一小步。

环境

OS：Windows11

Cairo: 1.18.0

Android Studio: Dolphin 2021.3.1.17

NDK: r26

确保上述环境和工具已经下好，NDK用windows或者linux的都行，不过经个人测试，linux相比windows巨慢，linux下编译系统的log输出一条时间都够windows下输出十几条了，我没用虚拟机桌面系统，用的WSL，兴许是WSL本身的性能问题？

Stage1 下载Cairo，Meson编译

cairo下载地址：https://www.cairographics.org/download/

从1.17.8开始，cairo不再使用传统的configure+makefile构建系统了，而是改用一个新的构建系统meson，它的编译语法很像python，但并不像awtk的scons那样是完全基于python, 算是类python语言。

不得不接触新的编译系统多少有些抵触，不过手册和案例看下来，逐渐感觉这个系统香了，因为cairo库有很多依赖比如pixman, glib, freetype等，meson项目上有wrap脚本，在编译的时候发现依赖缺失可以直接从网上下下来特定版本。

要是旧版本的话，不只要自己一个个下依赖去配置，还要考虑依赖树内各个节点的版本兼容的问题，苦不堪言，这个自动下载的功能实在厉害！

对于交叉编译，meson可以通过编写txt文件指定特定平台的编译，我这里目标是armv7平台，给arm的平板使用。

其实还想试试x86平台的，因为AS上arm架构机型没法模拟，无法启动，查了下是电脑架构x86不好模拟arm的原因， 之前自己试过编译，结果遇到的坑根本无法解决，然后看了点科普，才知道手机x86架构算是古早的被市场淘汰的产品，除了模拟器，现在手机平板都是arm架构，看来是没有市场价值，那估计官方也没有考虑这平台，释怀了。。。。只能找arm架构的实机了，好在公司提供了个IDO-EVB3562开发板用来装安卓映像。

不废话，交叉编译设置cross_file_build_win_host_arm.txt如下：

[constants]
android_ndk='D:\Devtools\android-ndk-r26d-win\toolchains\llvm\prebuilt\windows-x86_64\'
android_ndk_toolchain='D:\Devtools\android-ndk-r26d-win\toolchains\llvm\prebuilt\windows-x86_64\bin'[binaries]
c = android_ndk_toolchain / 'armv7a-linux-androideabi33-clang.cmd'
cpp = android_ndk_toolchain / 'armv7a-linux-androideabi33-clang++.cmd'
ar = android_ndk_toolchain / 'llvm-ar.exe'
ld = android_ndk_toolchain / 'ld.exe'
strip = android_ndk_toolchain / 'llvm-strip.exe'[properties]
sys_root = android_ndk / 'sysroot'
c_link_args     = ['-fuse-ld=gold']
cpp_link_args   = ['-fuse-ld=gold'][host_machine]
system = 'android'
cpu_family = 'arm'
cpu = 'armv7a'
endian = 'little'

如果linux平台上则是：

[constants]
android_ndk='/mnt/d/Devtools/android-ndk-r26d-linux/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/'
android_ndk_toolchain='/mnt/d/Devtools/android-ndk-r26d-linux/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin'[binaries]
c = android_ndk_toolchain / 'armv7a-linux-androideabi33-clang'
cpp = android_ndk_toolchain / 'armv7a-linux-androideabi33-clang++'
ar = android_ndk_toolchain / 'llvm-ar'
ld = android_ndk_toolchain / 'ld'
strip = android_ndk_toolchain / 'llvm-strip'[properties]
sys_root = android_ndk / 'sysroot'
c_link_args     = ['-fuse-ld=gold']
cpp_link_args   = ['-fuse-ld=gold'][host_machine]
system = 'android'
cpu_family = 'arm'
cpu = 'armv7a'
endian = 'little'

注意windows版我指定了后缀名，因为meson实际上是脚本，根据路径的文件名执行对应文件，给脚本提供的实际是文件路径。

以下指令启动meson的编译，--cross-file用于指定交叉编译文件

meson setup --cross-file cross_file_build_win_host_arm.txt build_win_host_arm

等待一段时间，让meson把一切配置好，最后meson会弹出项目的各项配置总结：

cairo 1.18.0Surface BackendsImage                   : YESRecording               : YESObserver                : YESMime                    : YESTee                     : YESXlib                    : NOXlib Xrender            : NOQuartz                  : NOQuartz-image            : NOXCB                     : NOWin32                   : NOCairoScript             : YESPostScript              : YESPDF                     : YESSVG                     : YESFont BackendsUser                    : YESFreeType                : YESFontconfig              : YESWin32                   : NOWin32 DWrite            : NOQuartz                  : NOFunctionsPNG functions           : YESX11-xcb                 : NOXCB-shm                 : NOFeatures and Utilitiescairo-trace:            : NOcairo-script-interpreter: YESAPI reference           : NOSubprojectsfontconfig              : YESfreetype2               : YES (from fontconfig)glib                    : NO Dependency "iconv" not found, tried builtin and systemgperf                   : YES (from fontconfig)libintl                 : NO Include dir /usr/local/include does not exist.libpng                  : YESlibxml2                 : YES (from fontconfig)pixman                  : YESUser defined optionsCross files             : cross_file_build_win_host_arm.txt
Found ninja-1.12.1 at D:\Devtools\Meson\ninja.EXE

接下来就加入meson的第二阶段：ninja编译：

ninja -C build_win_host_arm

到了这一步开始编译就开始不风顺了，中间一定会遇到某些问题，比如头文件缺失，或者源码的哪些不规范用法在gcc上过得去，到了ndk的clang就撞error，或者丢了哪些库，不过只要不是系统性问题基本都能解决。我这里先不讲，问题放在最后的踩坑上记录。

Stage2 Cairo安卓项目

ninja编译完成后应该会有以下so库，这些库都要放到后面安卓项目的libs文件夹上，缺一不可。

除了libcpufeatures.so是在ndk内部，其他库应该都能在build_win_host_arm内找到。

libcairo.so
libcpufeatures.so
libfontconfig.so
libfreetype.so
libglib-2.0.so
libintl.so
libpcre2-8.so
libpixman-1.so
libpng16.so
libxml2.so

Android Studio新建NativeC++项目, 后面就是各种配置了, 然而自己不懂安卓开发，在编码实现上还是一头雾水，结果网上一查，其实已经有人把cairo的移植做出来了，把源码适配了下，居然能用。Nice, 那不担心了。

省篇幅，我就直接发源码吧：https://gitee.com/tracker647/cairo-for-android

记录一些注意点：

1.CMake版本务必换成更新的3.22.1，否则不识别编译选项，一些库明明加了硬说没有。

2.adbFilter选项，由于这里用的armv7a,则只指定armv7a就行了。

根据1 2修改后的build.gradle的android部分例：

android {namespace 'com.example.cairotest'compileSdk 32defaultConfig {applicationId "com.example.cairotest"minSdk 24targetSdk 32versionCode 1versionName "1.0"testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"ndk {abiFilters 'armeabi-v7a'}}buildTypes {release {minifyEnabled falseproguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'}}compileOptions {sourceCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8targetCompatibility JavaVersion.VERSION_1_8}externalNativeBuild {cmake {path file('src/main/cpp/CMakeLists.txt')version '3.22.1'}}buildFeatures {viewBinding true}
}

3.cairo官方提供了一些编码案例，我用的其中一个画星星的例子，画的时候注意看有没有cairo_scale这个函数，这是用来控制整个坐标系放缩的，比如设置了cario_scale(width, height), 后面各种api传坐标就不用加width和height了，直接传百分比就行，用的移植例子一开始没注意，画出来结果一脸懵逼。

最终效果图，桌面是cairo在ubuntu wsl平台的运行结果，平板(IDO-EVB3562开发板连了个电容屏)是安卓平台运行结果。

ninja踩坑

tips:-v打开指令log：

ninja -C $builddir -v

💥**…\subprojects\fontconfig\src/fcint.h:32:10: fatal error: ‘fcstdint.h’ file not found**

一个简单的封装stdint.h的头文件缺失，补全即可，我是拿的其他平台的build文件夹去补的，就奇怪，我在其他平台上这个文件生成的好好的，为什么到了这里就没了？

💥**…/subprojects/pixman/pixman/pixman-arm.c:99:10: fatal error: ‘cpu-features.h’ file not found**

这个文件依赖于ndk的cpufeatures库，正好ndk的cpufeatures文件夹提供了mk文件，直接编译即可，不过生成的是静态库，我这里图后期用的库格式一致改成动态库了。

cd到这个文件夹然后ndk-build:

PS D:\Devtools\android-ndk-r26d-win\sources\android\cpufeatures> ndk-build NDK_PROJECT_PATH=. APP_BUILD_SCRIPT=./Android.mk

接着就会生成libs和objs文件夹，libs和objs文件夹下有目标库，现在切回到cairo项目，build_linux_host_arm文件夹下有个build.ninja是ninja执行时用的脚本，CV报错指令找到对应command, 把cpu_features头文件加入：

build subprojects/pixman/pixman/libpixman-1.so.p/pixman-arm.c.o: c_COMPILER …/subprojects/pixman/pixman/pixman-arm.c
DEPFILE = “subprojects\pixman\pixman\libpixman-1.so.p\pixman-arm.c.o.d”
DEPFILE_UNQUOTED = subprojects\pixman\pixman\libpixman-1.so.p\pixman-arm.c.o.d
ARGS = “-Isubprojects\pixman\pixman\libpixman-1.so.p” “-Isubprojects\pixman\pixman” “-I…\subprojects\pixman\pixman” “-ID:\Devtools\android-ndk-r26d-win\sources\android\cpufeatures” “-fdiagnostics-color=always” “-D_FILE_OFFSET_BITS=64” “-Wall” “-Winvalid-pch” “-Wextra” “-std=gnu99” “-O0” “-g” “-Wdeclaration-after-statement” “-fno-strict-aliasing” “-fvisibility=hidden” “-Wundef” “-ftrapping-math” “-Wno-unused-local-typedefs” “-DHAVE_CONFIG_H” “-fPIC” “-pthread”

头文件的错误就过去了，接下来链接指令，由于未加入cpufeatures库，必定报错：

💥**…/subprojects/pixman/pixman/pixman-arm.c:108: error: undefined reference to ‘android_getCpuFamily’**
…/subprojects/pixman/pixman/pixman-arm.c:109: error: undefined reference to ‘android_getCpuFeatures’

build.ninja找到对应链接指令,指定库路径, libs和objs都可以，注意架构，这个例子是armv7a：

build subprojects/pixman/pixman/libpixman-1.so: c_LINKER_RSP subprojects/pixman/pixman/libpixman-1.so.p/pixman.c.o subprojects/pixman/pixman/libpixman-1.so.p/pixman-access.c.o

。。。

subprojects/pixman/pixman/libpixman-arm-neon.a subprojects/pixman/pixman/libpixman-arm-simd.a

LINK_ARGS = “D:\Devtools\android-ndk-r26d-win\sources\android\cpufeatures\libs\armeabi-v7a\cpufeatures.so” “-Wl,–as-needed” “-Wl,–no-undefined” “-shared” “-fPIC” “-Wl,-soname,libpixman-1.so” “-fuse-ld=gold” “-Wl,–start-group” “subprojects/pixman/pixman/libpixman-arm-simd.a” “subprojects/pixman/pixman/libpixman-arm-neon.a” “-lm” “-Wl,–end-group” “-pthread”

💥**— stderr —**
Traceback (most recent call last):
File “D:\MyCodeBase\KChartSimulate\cairo-1.18.0\build_win_host_arm\subprojects\glib-2.74.0\gobject\glib-mkenums”, line 486, in
write_output(prod)
File “D:\MyCodeBase\KChartSimulate\cairo-1.18.0\build_win_host_arm\subprojects\glib-2.74.0\gobject\glib-mkenums”, line 97, in write_output
print(output, file=output_stream)
UnicodeEncodeError: ‘gbk’ codec can’t encode character ‘\xa9’ in position 17: illegal multibyte sequence

windows系统下特供错误，版权符号©没有gbk编码，而windows终端就是gdb编码输出中文的，这个卡住过一段时间，试过输入chcp 65001也没用，网上没合理答案，找glib的gitlab提issue也没人理，最后还是问ai找到了解决方法，把这个符号直接替换掉：

def write_output(output):global output_streamoutput = output.replace('\xa9', '')print(output, file=output_stream)

**💥…/subprojects/glib-2.74.0/gio/gsocket.c:497:37: error: passing ‘guint *’ (aka ‘unsigned int *’) to parameter of type 'socklen_t ’ (aka 'int ') converts between pointers to integer types with different sign [-Werror,-Wpointer-sign]
修改build.ninja把-Wpointer-sign去除掉, 或者直接修改源码加入强转，不过十几条error,不值得。

build subprojects/glib-2.74.0/gio/libgio-2.0.so.p/gsocket.c.o: c_COMPILER …/subprojects/glib-2.74.0/gio/gsocket.c || subprojects/glib-2.74.0/gio/gdbus-daemon-generated.h subprojects/glib-2.74.0/gio/gioenumtypes.h subprojects/glib-2.74.0/gio/xdp-dbus.h subprojects/glib-2.74.0/gobject/glib-enumtypes.h
DEPFILE = “subprojects\glib-2.74.0\gio\libgio-2.0.so.p\gsocket.c.o.d”
DEPFILE_UNQUOTED = subprojects\glib-2.74.0\gio\libgio-2.0.so.p\gsocket.c.o.d
ARGS = “-Isubprojects\glib-2.74.0\gio\libgio-2.0.so.p” “-Isubprojects\glib-2.74.0\gio” “-I…\subprojects\glib-2.74.0\gio” “-Isubprojects\glib-2.74.0” “-I…\subprojects\glib-2.74.0” “-Isubprojects\glib-2.74.0\glib” “-I…\subprojects\glib-2.74.0\glib” “-Isubprojects\proxy-libintl” “-I…\subprojects\proxy-libintl” “-Isubprojects\glib-2.74.0\gobject” “-I…\subprojects\glib-2.74.0\gobject” “-Isubprojects\glib-2.74.0\gmodule” “-I…\subprojects\glib-2.74.0\gmodule” “-Isubprojects\glib-2.74.0\subprojects\gvdb” “-I…\subprojects\glib-2.74.0\subprojects\gvdb” “-fdiagnostics-color=always” “-D_FILE_OFFSET_BITS=64” “-Wall” “-Winvalid-pch” “-Wextra” “-Wpedantic” “-std=gnu99” “-O0” “-g” “-D_GNU_SOURCE” “-fno-strict-aliasing” “-DG_ENABLE_DEBUG” “-Wimplicit-fallthrough” “-Wmisleading-indentation” “-Wunused” “-Wno-unused-parameter” “-Wno-cast-function-type” “-Wno-pedantic” “-Wno-format-zero-length” “-Wno-variadic-macros” “-Werror=format=2” “-Werror=init-self” “-Werror=missing-include-dirs” “-Werror=pointer-arith” “-Werror=unused-result” “-Wstrict-prototypes” “-Wno-bad-function-cast” “-Werror=declaration-after-statement” “-Werror=implicit-function-declaration” “-Werror=missing-prototypes” “-Werror=pointer-sign” “-fPIC” “-DG_LOG_DOMAIN=“GLib-GIO”” “-DGIO_COMPILATION” “-DGIO_LAUNCH_DESKTOP=“c:/libexec/gio-launch-desktop”” “-DGIO_MODULE_DIR=“c:/lib/gio/modules”” “-DLOCALSTATEDIR=“c:/var”” “-fvisibility=hidden”