[系统运维]Linux交叉编译FFmpeg

基础准备

在Android中使用编译好的FFmpeg，需要先了解一下C/C++编译基础概念，还需要准备一台Linux操作系统的机器。

编译流程

C/C++编译流程图如下：

静态库和动态库

本质上来说库是一种可执行代码的二进制形式，可以被操作系统载入内存执行。C和C++库有两种：静态库（.a、.lib）和动态库（.so、.dll）。

windows：.lib和.dll库。

Linux：.a和.so库。

静态库和动态库区别：

所谓静态、动态是指链接阶段，如下图所示：

1、静态库在编译时链接到目标代码，运行时不需考虑静态库。编译后程序文件大，但加载快，隔离性好。

2、动态库在编译时不会链接到目标代码，而在运行时才被载入，因此程序运行时还需要动态库存在。多个应用程序使用同一个动态库（因此动态库也叫共享库），启动对个程序时只需将动态库加载到内存一次即可。

如果我们要修改函数库，使用动态库的程序只需要将动态库重新编译就可以了，而使用静态库的程序则需要将静态库重新编译好后，将程序再重新编译一遍。

使用NDK交叉编译

什么是交叉编译？

交叉编译就是在A平台编译出可以在B平台执行的文件，对于安卓开发者来说交叉编译就是在window或者mac或者linux系统上编译出可在安卓系统上运行的可执行文件。

常用C/C++编译器

NDK编译动态库

1、设置NDK提供的gcc编译工具临时变量

export CC=/root/android-ndk-r16b/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/linux-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-gcc

2、设置编译头文件路径临时变量

export CFLAGS="--sysroot=/root/android-ndk-r16b/platforms/android-27/arch-arm -isysroot /root/android-ndk-r16b/sysroot -isystem /root/android-ndk-r16b/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi"

• sysroot 的作用

  如果在编译时指定了-sysroot就是为编译时指定了逻辑目录。编译器通常会在 /usr/include 和 /usr/lib 中搜索头文件和库，使用这个选项后将在 usr/include 和 usr/lib 目录中搜索。

  如果使用sysroot 选项的同时又使用了 -isysroot 选项，则此选项仅作用于库文件的搜索路径，而 -isysroot 选项将作用于头文件的搜索路径。

  例如：此处指定sysroot=/root/android-ndk-r16b/platforms/android-27/arch-arm，那么在编译过程中需要引用的库，头文件，则会到/usr/include/目录下去找。

• isysroot

  只用于配置编译时搜索头文件，会在 /usr/include搜索头文件。

• isystem

  该选项用于指定目录搜索头文件。

• -L

  头文件查找目录。

3、执行编译动态库命令

$CC $CFLAGS -fPIC -shared test.c -o libTest.so

• -fPIC

  作用于编译阶段，告诉编译器产生与位置无关的代码。.so 要求为PIC，以达到动态链接的目的，否则，无法实现动态链接。

• -shared

  表示生成动态库。

• -o

  指定输出目录。

NDK编译静态库

1、将代码文件编译成目标文件.o

$CC $CFLAGS -fPIC -c test.c -o libTest.o

2、设置NDK提供的编译静态库临时变量

export AR=/root/android-ndk-r16b/toolchains/arm-linux-androideabi-4.9/prebuilt/linux-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-ar

3、通过ar工具将目标文件打包成.a静态库文件

$AR r libTest.a libTest.o

Android工程cmake调用动态库

1、将.so文件放到jniLibs，若没指定配置（可配置libs），这里必须放到jniLibs下.

2、CMakeLists.txt文件引入动态库：

# 设置库路径
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/jniLibs/armeabi-v7a")
# 链接动态库
target_link_libraries(cmake-so Test log)

3、java代码引入

static {
    // loadLibrary在6.0以下不会将依赖的Test动态库引入，6.0以上会自动引入，就不需要引入Test了
    System.loadLibrary("Test");
    System.loadLibrary("cmake-so");
}

4、C/C++代码里调用

// 使用C方式
extern "C" {
	// 引入外部方法
    extern int test();
}

直接调用

int t = test();

Android工程cmake调用静态库

1、将.a静态文件放到随便一个目录下，这里我放到jniLibs，如下图所示：

2、CMakeLists.txt文件配置

set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/jniLibs/armeabi-v7a")
add_library(cmake-so SHARED src/main/cpp/native-lib.cpp)
# 链接静态库
target_link_libraries(cmake-so Test log)

3、不需要java中引入

Linux编译FFmpeg

FFmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。FFmpeg的用户有Google，Facebook，Youtube，VLC,优酷，爱奇艺，土豆，Mplayer，射手播放器，暴风影音，KMPlayer，QQ影音，格式工厂，狸窝视频转换器，暴风转码等

FFmpeg版本：4.0.6，高版本的会使用Clang编译。

NDK版本：android-ndk-r17c

编译脚本：

#!/bin/bash

# 指定NDK路径
NDK_ROOT=/root/android-ndk-r17c
#指定编译ABI类型
CPU=arm-linux-androideabi
#指定工具链路径
TOOLCHAIN=$NDK_ROOT/toolchains/$CPU-4.9/prebuilt/linux-x86_64
#从as的 externalNativeBuild/xxx/build.ninja
# 编译配置头和库
FLAGS="-isystem $NDK_ROOT/sysroot/usr/include/arm-linux-androideabi -D__ANDROID_API__=21 -g -DANDROID -ffunction-sections -funwind-tables -fstack-protector-strong -no-canonical-prefixes -march=armv7-a -mfloat-abi=softfp -mfpu=vfpv3-d16 -mthumb -Wa,--noexecstack -Wformat -Werror=format-security  -O0 -fPIC"
# 指定头文件
INCLUDES=" -isystem $NDK_ROOT/sources/android/support/include"
# 指定生成路径
PREFIX=./android/armeabi-v7

./configure \
--prefix=$PREFIX \
# 优化编译产物大小,而不是优化速度
--enable-small \
# 不构建命令行程序
--disable-programs \
# 禁用libavdevice构建,和多媒体设备交互的类库这个库可以读取电脑的多媒体设备的数据，或者输出数据到指定的多媒体设备上。
--disable-avdevice \
# 禁用编码器
--disable-encoders \
# 禁用复用器，合并将视频文件、音频文件和字幕文件合并为某一个视频格式。如，可将a.avi, a.mp3, a.srt用muxer合并为mkv格式的视频文件。demuxer是拆分这些文件的。
--disable-muxers \
# 禁用过滤器，音视频特效处理的功能，比如视频缩放、截取、翻转、叠加等
--disable-filters \
# 使用交叉编译器
--enable-cross-compile \
# 交叉编译工具路径
--cross-prefix=$TOOLCHAIN/bin/$CPU- \
# 支持动态库
--enable-shared \
# 支持静态库
--enable-static \
# 设置头文件和库文件路径
--sysroot=$NDK_ROOT/platforms/android-21/arch-arm \
--extra-cflags="$FLAGS $INCLUDES" \
--extra-cflags="-isysroot $NDK_ROOT/sysroot/" \
# cpu架构
--arch=arm \
# 指定编译目标系统
--target-os=android 

# 清理一下 
make clean
make
#执行makefile
make install

编译脚本说明：

gcc编译选项：

-I：指定头文件路径；如 gcc -I./include

-D：定义一个宏；如 gcc -DHAVE_CONFIG_H，定义宏HAVE_CONFIG_H

-Wall：开启全部错误提示，可理解为warinig all

-g：编译过程当中保留调试信息，以便gdb可以调试

-DANDROID

-ffunction-sections

GCC链接操作是以section作为最小的处理单元，只要一个section中的某个符号被引用，该section就会被加入到可执行程序中去。因此，GCC在编译时可以使用 -ffunction-sections和 -fdata-sections 将每个函数或符号创建为一个sections，其中每个sections名与function或data名保持一致。。

-O2：指定编译优化等级为2，optimization

-pipe：指定编译过程当中不一样阶段的通讯使用pipe管道(有些编译器没法读取管道，目前GNU编译器是ok的)

-Wp,-D_FORTIFY_SOURCE=2：将逗号分隔的选项传递给预处理器，其中FORTIFY_SOURCE选项用于指定在编译时检查缓冲区溢出的等级

-fexceptions：启用异常处理，会产生额外的代码用于处理异常，会占用必定量的数据空间(gcc默认为C++打开该选项，为C关闭该选项)

-fstack-protector：开启栈保护检测，防止缓冲区异常

--param=ssp-buffer-size=4：–param用于控制一些用于优化的常量，好比内联函数的指令数量限制等，

ssp-buffer-size：用于控制预防堆栈溢出的缓冲区的下限值，和-fstack-protector选项一同使用

-m64：指定生成64位的x86-64架构代码

-mtune=generic：为指定的CPU架构优化代码

-fPIC：生成位置无关的代码，适用于动态连接

-fPIE：为可执行文件生成位置无关代码

-march=armv7-a：编译armv7-a

代码调用示例

编译成功后会生成头文件、库文件、使用例子，如下图所示：

1、拷贝include头文件到cpp目录下

2、拷贝lib下的动态库或静态库到armeabi-v7a下

3、在cpp目录下创建Android JNI程序

#include <jni.h>
#include <string>
#include <android/log.h>

extern "C" {
// 引入头文件
#include <libavcodec/avcodec.h>
}

extern "C" JNIEXPORT jstring
JNICALL
Java_com_learn_cmake_MainActivity_stringFromJNI(JNIEnv *env, jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    // 调用获取FFmpeg版本接口
    return env->NewStringUTF(av_version_info());
}

4、配置cmake，进行程序调用

cmake_minimum_required(VERSION 3.4.1)

# 设置静态库目录
# 将动态库放cpp下会报错，只能放jniLibs下
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -L${CMAKE_SOURCE_DIR}/src/main/jniLibs/armeabi-v7a")
# 加载头文件
include_directories(src/main/cpp/include)
# 加载库文件
add_library(ffmpeg-demo SHARED src/main/cpp/native-lib.cpp)
# 链接静态库
target_link_libraries(ffmpeg-demo avcodec avfilter avformat avutil swresample swscale log)

5、java层调用

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    static {
        System.loadLibrary("avcodec");
        System.loadLibrary("avfilter");
        System.loadLibrary("avformat");
        System.loadLibrary("avutil");
        System.loadLibrary("swresample");
        System.loadLibrary("swscale");
        System.loadLibrary("ffmpeg-demo");
    }

    public native String stringFromJNI();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        String text = stringFromJNI();
        TextView test = findViewById(R.id.test);
        test.setText(text);

    }
}

可以下载示例工程测试一下：
动态库集成FFmpeg示例工程

其他

FFmpeg各版本下载地址

FFmpeg编译常见问题

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