Android C++ 系列：NDK 减少 so 库体积方法总结

IT大咖说

发布于 2022-04-18 12:10:18

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◆ 背景

基于亚马逊 AVS Device SDK 改造的全链路语音 SDK 最终编译的动态库有几十个，单架构动态库大小有几十兆，之前在 Iot 设备中勉强跑着，但是这个体积对于手机应用来说是致命的，各个模块费事费力能优化个几 K 的体积就不错了，我这直接给上个几十兆的，APP 平台方肯定无法接受。但是一是有业务需求，二是自己又想把 SDK 推到手机 APP，提高用户量，验证 SDK 的稳定性和交互体验，所以开始了漫长的瘦身过程，最后单架构压缩到了五兆一下，虽然还是有点大，但是比起之前有了很大的提升。

◆ 删除无用模块

AVS Device SDK 是主要应用在音响的控制台程序，而且代码是跨平台的，所以一是有很多为了跨平台做的冗余，二是有很多我们根本用不到的模块。比如为了做本地存储引入了一个 Sqlite 的动态库，我们本身也用不到本地存储，像闹钟设置之类的放到 APP 层即可，而且就算是需要存储也完全可以使用 Android 和 iOS 平台提供的 Sqlite。删除用不到的模块是包体积优化空间最大最快的。

◆ 第三方库替换为 Android/iOS 平台提供能力

AVS Device SDK 在 Android 平台基于 ffmpeg 做解码实现了音频播放器，对于我们的场景主要使用用播放器来播放 TTS，而 TTS 是和服务协商好固定的 mp3 格式，完全没有必要为了一个 mp3 解码引入一个庞大的 ffmpeg 库。这里我们使用 Android 平台提供的 Jni 层的媒体库来做音频解码。而且即使是 Android 平台 JNI 层不支持，也可以单独依赖一个 mp3 解码库，而不是庞大的 ffmpeg。对于整个包体积来说，第三方模块往往相对来说是比较大的。

◆ 使用 strip

使用 NDK toolchain 可以把调试的 C++ 符号表(Symbol Table)中数据删除，我们一般我们打成 APK 会自动帮我们做这个工作，当然也可以手动设置：

手动的在链接选项中加入 strip 参数，配置如下所示：

SET_TARGET_PROPERTIES(yoga PROPERTIES LINK_FLAGS "-Wl,-s")

也可以手动执行 ndk 提供的aarch64-linux-android-strip命令移除动态库中的调试信息，这种方式除了前面方法外优化体积最高的方式，比如 libLibSampleApp.so 从 48M 直接优化到了 992k。

◆ 设置编译器的优化 flag

编译器有个优化 flag 可以设置，分别是-Os（体积最小），-O3(性能最优)等。这里将编译器的优化 flag 设置为-Os，以便减少体积。

CMake:

set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -Os")set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}")

Android.mk

LOCAL_CPPFLAGS += -OsLOCAL_CFLAGS += -Os

除了直接删除占用体积较大的模块外，编译器优化是排下来优化空间最大的方法。设置完-Os后占用提交较大的前几个库体积对比：

◆ 使用 gc-sections 去除没有用到的函数

有些时候代码量比较大的时候我们没办法手动发现无用的函数，这个时候可以可以开启编译器的 gc-sections 选项，让编译器自动的帮你做到这一点。

编译器可以配置自动去除未使用的函数和变量，以下是配置方式：

CMake:

# 去除未使用函数与变量set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -ffunction-sections -fdata-sections")set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS}")# 设置去除未使用代码的链接flagSET_TARGET_PROPERTIES(yoga PROPERTIES LINK_FLAGS "-Wl,--gc-sections")

Android.mk:

OCAL_CPPFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sectionsLOCAL_CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections LOCAL_LDFLAGS += -Wl,--gc-sections

◆ 设置编译器的 Visibility Feature

Visibility Feature 就是用来控制在哪些函数可以在符号表中被输入，由于 C++并不是完全面向对象的，非类的方法并没有 public 这种修饰符，因此，要用 Visibility Feature 来控制哪些函数可以被外部调用。而 JNI 提供了一个宏-JNIEXPORT 来控制这点。所以只要对函数加上这个宏，像这样：

// JNIEXPORT就是控制可见的宏// JNICALL在NDK这里没有什么意义，只是个标识宏JNIEXPORT void JNICALL Java_ClassName_MethodName(JNIEnv *env, jobject obj, jstring javaString)

然后在编译器的 FLAGS 选项开启 -fvisibility = hidden 就可以。这样，不仅可以控制函数的可见性，并且可以减少包体的大小。

◆ 去除 C++代码中的 iostream 等直接 IO 相关代码

使用 STL 中的 iostream 相关库会明显的增加包的体积，而 Android 本身是有预编译库(android/log.h)可以代替输入到控制台的工具的。在我们的 SDK 中由于之前是控制台程序所以用到了输入输出，编译的时候没有把这块排除出去，造成了一定的体积冗余。

◆ STL 的使用方式

对于 C++的 library，引用方式有 2 种：

静态方式(static)
动态方式(shared)

其中，静态方式在编译时会将用到的相关代码直接复制到目的文件中；而动态方式则会将相关的代码打成 so 文件，以便多次引用。由于编译器在编译时并不能知道所有被引用的地方，所以同时会打入了很多不相关的代码。

所以，如果项目中引用 library 的函数较多时，用动态方式可以避免多次拷贝，节省空间。相反，则直接使用静态方式会更节省空间。由于我们 SDK 的模块特别多，再加上整体 APK 里面已经有其他业务引入了动态库，所以我们用动态库的方式。

◆ 不使用 Exception 和 RTTI

关于这两点在网上看到的没有实践过，不过拿过来可以作为包体积持续优化的参考。

RTTI

通过 RTTI，能够通过基类的指针或引用来检索其所指对象的实际类型，即运行时获取对象的实际类型。C++通过下面两个操作符提供 RTTI。

（1）typeid：返回指针或引用所指对象的实际类型。

（2）dynamic_cast：将基类类型的指针或引用安全的转换为派生类型的指针或引用。

RTTI 的选项是默认关闭的的，而代码中其实并没有用到相关的功能,这里可以直接关闭。

Exception

使用 C++的 exception 会增加包的大小，而目前 JNI 对 C++的 exception 的支持是有 bug 的，比如下面这段代码就会引起程序的 crash（对于低版本的 android NDK）。因此要在程序中引入 exception 要自己实现相关逻辑，但是这样又会增加包体大小。对于开发者来说，exception 可以帮助快速定位问题，而对于使用者并不是那么重要，这里可以去掉。