jni cpp build

JNI测试

目的
- 了解一下jni的基础原理
- 知道如何写一个JNI基础库
- 为后面的run#lua做一下底层技术调研
环境
- 本次环境相关为win7环境
工具
- eclipse-cpp + mingw
- gcc/g++(mingw#gnu自带)

工具环境搭建

mingw
- Minimalist GNU on Windows
- mingw
- 此工具是32bit，主要包括一些gnu工具如gcc,g++等
- 可用来一些基础的c++测试，但是不能用作jni#load的library,因为os是64bit
- 安装
  - mingw-get-setup.exe，安装
  - 进入MinGW Installation Manager
  - 选择需要的package(右键mark),如mingw32-base,mingw32-gcc-g++等
  - Installation#apply changes
  - 会在线下载安装，下载安装解压完毕
mingw-w64
- 64bit,推荐版本
- MinGW-w64
- download
  - 这个下载是一个installer,安装后会下载比较慢
- zip
  - 此页面选择x86_64-posix-seh(64bit)
  - 下载的installer也要下载这个文件(选择版本和arc),不过下载较慢
  - 解压即可
对于上面的2者，如果使用命令行进行c++编译，建议将后者加入解压的bin加入环境变量
eclipse-cpp
- https://www.eclipse.org/downloads/packages/eclipse-ide-cc-developers/oxygenr
- 为什么选择eclipse
  - 最早想用vs,但是本地卸载了.netframework的一个版本,因为和本地一个软件不兼容，导致vs不能用
  - 习惯了eclipse

eclipse c++工程创建

创建c++工程
Executable 可选择Hello World C++ Project
Toolchains选择MinGW GCC
src目录生成tutorial.cpp(工程名字tutorial),可编辑代码
build
- 右键工程->Build Project/Build Configurations->Build All/Build Selected
- 或者点击工程，在菜单栏选择Project#Build All
- Debug目录下生成tutorial.exe
run
- 代码右键->Run as Local c/c++ application(需要build#否则会报Launch failed.Binary not found)
- 控制台顺利输出hello world
- 后面再修改代码后直接可run，不必再次Build
tutorial#build

Info: Internal Builder is used for build
g++ -O0 -g3 -Wall -c -fmessage-length=0 -o "src\\tutorial.o" "..\\src\\tutorial.cpp" 
g++ -o tutorial.exe "src\\tutorial.o"

Type 'JNICALL' could not be resolved
- build不会报错
- 这个只是在eclipse编译报错,这两个宏定义在jni_md.h已经定义了
- 因为你如果重定义，build的时候会提示如warning: "JNICALL" redefined

Well ususally JNI.h has defines for if WIN32 that basically assign JNICALL to __stdcall and
JNIIMPORT to __declspec(dllimport). Unix systems don't need these extra tags, so they define them away.

jni_md.h

#define JNIIMPORT __declspec(dllimport)
#define JNICALL __stdcall

jni代码编写

java工程
- 编写JNHelloWorld.java,有两个native方法
- javah -encoding utf-8 com.xx.mavs.test.JNHelloWorld
  - 在src/test/java目录执行完整包名
  - 指定编码
  - 在该目录生成com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.h
c++工程
- 新建一个empty工程
- 新建一个src sourcel folder
- 将com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.h拷贝到该目录
- 编译报错:找不到jni.h(jni.h本身依赖jni_md.h)
  - 引入jdk的include目录,包括jni和jni_md.h
  - jni_md.h contains the [machine-dependent] typedefs for jbyte, jint and jlong
  - c++工程右键->Properties->c/c++ general->paths and symbals->Includes->添加->选中All languages
  - C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\include
  - 两个包括分别包括jni.h和jni_md.h
  - 因为jni.h#include "jni_md.h"
  - 否则编译会报Cannot open include file: jni.h: No such file or directory错误
  - 添加后需要重新build
- 如何生成dll
  - c++工程右键->Properties->c/c++ build->settings->Build Artifact->Type选择Shared Library，后缀为dll,前缀为lib,输入名字即可
  - build
  - 成功后会再Debug目录生成libjnhelloworld.dll
  - 本步骤也可以在新建c++工程的时候制定shared library而非executable
java测试
- System.loadLibrary("libjnhelloworld");
- 调用native方法
出现的问题
- 报错1: java.lang.UnsatisfiedLinkError: C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\bin\libjnhelloworld.dll: Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform
  - 原因:安装和下载的mingw是32bit,需要使用mingw-w64
  - 新建一个jnhelloworld_64 c++工程，建的时候可以指定为share library
  - 右键工程->Property->c/c++ build->environment->将mingw_home切换为mingw-w64的目录
  - 同之前的步骤添加jdk的include(jni.h/jni_md.h)
  - 拷贝之前的.h和.cpp
  - build
  - Debug目录生成libjnhelloworld_64.dll
- 报错2:Can't find dependent libraries
  - 工程右键property->c/c++ Build#settings#MinGw c++ Linker#Miscellaneous#linker flags
  - 增加:-Wl,--add-stdcall-alias(这两个参数貌似没什么卵用)
  - 尝试增加:-static-libgcc -static-libstdc++
  - 也可以最后只加一个static参数
  - 加了static参数之后,build的dll大了很多
  - 再次运行,顺利输出,不过在sayHello#native返回的时候crash了
- 报错3:又出现了一个jvm crash的log:A fatal error has been detected by the Java Runtime Environment
  - 从日志的stack来看,是在C代码这块报错了,对应msvcrt.dll(Microsoft C runtime)
  - 不是c代码的问题,有两个问题,其实是c++代码的不熟悉(另外将string.h修改为了cstring)
  - 1.env->ReleaseStringUTFChars(name,str) 最好放在最后释放空间
  - 2.char desc[100] = "Hello,C++:";strcat(desc,str);// 新代码，无crash
  - 3.char* desc = "Hello,C++:";strcat(desc,str);// 旧代码,crash
  - 原因:因为strcat的第一个参数，错误的代码传入的是只读的desc
总结
- 首先要使用MinGW-w64,否则load的时候会出现Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform
- 用 MinGW-w64 工具链编译程序默认是动态链接 libgcc 和 libstdc++。这样客户机上必须有这两个 DLL 才能运行目标程序,否则默认load出现Can't find dependent libraries
- 可以使用dependencywalker这个工具检查build出来的dll依赖哪些包
  - 使用了-static-libgcc -static-libstdc++ 这两个参数后,build出来的dll依然找不到依赖
  - 使用walker看了一下还依赖libgcc_s_seh-1.dll和libwinpthread-1.dll
  - -static-libgcc -static-libstdc++ -static // 用静态链接的方式解决(具体可了解一下动态库和静态库-文件较大)
- 问题发现(2017.9.28#21:40)
  - C:\Program Files\mingw64\bin 下面是有libgcc_s_seh-1.dll和libwinpthread-1.dll
  - 按照之前的经验加载了jnhelloworld后，依赖的库windows会自己去load的
  - 又再次在单元测试test中将java.library.path和path打印出来后，发现竟然没有C:\Program Files\mingw64\bin
  - 说明配置的path没生效,原因:有cmd控制台没有关闭;需要关闭所有的console并重启eclipse
  - path生效后，测试build，只加-static-libgcc -static-libstdc++参数
  - 测试OK 不再报找不到依赖库错误顺利执行native方法
  - 这侧面也说明依赖库的加载需要在java的‘path'下找，即如上面的情况eclipse中path没有生效即使已经配置了path，也无法加载依赖库
- 关于g++参数告一段落,不需要配置-static静态链接，jni#load dependent library的时候会去path中找
- c/c++语言基础要好，否则很容易造成crash
- 对于mac/linux，很多解决思路接近,可以参考,如编译命令
  - g++ -static-libgcc -static-libstdc++ -shared -o libjnhelloworld_64.dll "src\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.o"
参考
JNHelloWorld.java

package com.xx.mavs.test;

/**
 * jni测试#包括一个native方法
 *
 * @date 2017-09-27
 * @author [email protected]
 */
public class JNHelloWorld {

    public native String sayHello(String name);

    public static native String getVersion();
}

com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.h

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class com_xx_mavs_test_JNHelloWorld */

#ifndef _Included_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld
#define _Included_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     com_xx_mavs_test_JNHelloWorld
 * Method:    sayHello
 * Signature: (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_sayHello
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

/*
 * Class:     com_xx_mavs_test_JNHelloWorld
 * Method:    getVersion
 * Signature: ()Ljava/lang/String;
 */
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_getVersion
  (JNIEnv *, jclass);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp#(旧代码会crash)

/*
 * com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp
 *
 *  Created on: 2017年9月27日
 *  Author: landon
 */
#include "com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.h"
#include <iostream>
#include <cstring>

// 编译参数1 -static-libgcc -static-libstdc++ -static -lwinpthread
// 编译参数2(最终方案) g++ -static-libgcc -static-libstdc++ -shared -o libjnhelloworld_64.dll "src\\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.o"
// 因为libwinpthread-1.dll...在path中
JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_sayHello
  (JNIEnv * env, jobject obj, jstring name)
{
	// 将jstring转为本地数据结构
	const char * str = env->GetStringUTFChars(name,0);
	std::cout << "java#sayHello#name:" << str << std::endl;

	// 转为jstring返回
	// 旧代码会直接导出crash 因为desc是一个只读的literal,不能被strcat
	// char* desc = "Hello,C++:";
	char desc[100] = "Hello,C++:";
	strcat(desc,str);

	jstring result = env->NewStringUTF(desc);

	env->ReleaseStringUTFChars(name,str);

	return result;
}

JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_getVersion
  (JNIEnv * env, jclass clazz)
{
	char* version = "1.5";
	jstring result = env->NewStringUTF(version);

	return result;
}

build c++ project(mingw)

18:30:03 **** Incremental Build of configuration Debug for project jnhelloworld ****
Info: Internal Builder is used for build
g++ "-IC:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_131\\include" "-IC:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_131\\include\\win32" -O0 -g3 -Wall -c -fmessage-length=0 -o "src\\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.o" "..\\src\\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp" 
..\src\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp: In function '_jstring* Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_sayHello(JNIEnv*, jobject, jstring)':
..\src\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp:20:15: warning: ISO C++ forbids converting a string constant to 'char*' [-Wwrite-strings]
  char* desc = "Hello,C++:";
               ^~~~~~~~~~~~
..\src\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp: In function '_jstring* Java_com_xx_mavs_test_JNHelloWorld_getVersion(JNIEnv*, jclass)':
..\src\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.cpp:31:18: warning: ISO C++ forbids converting a string constant to 'char*' [-Wwrite-strings]
  char* version = "1.5";
                  ^~~~~
g++ -shared -o libjnhelloworld.dll "src\\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.o" 

18:30:05 Build Finished (took 1s.154ms)

java测试load#native#console

@Test
    public void test4() {
        // 本例是测试自己写的jni例子
        // Can't load IA 32-bit .dll on a AMD 64-bit platform
        // 因为下载的minggw是32bit的
        System.loadLibrary("libjnhelloworld_64");
        System.out.println("native#version:" + JNHelloWorld.getVersion());

        // 第二个问题 用了ming-w64编译了64位的dll
        // 但是运行报错 Can't find dependent libraries
        // g++参数问题(MinGW-w64 工具链编译程序默认是动态链接 libgcc 和 libstdc++)
        JNHelloWorld jn = new JNHelloWorld();
        String result = jn.sayHello("landon");
        System.out.println("native#sayHello:" + result);

        // 第三个问题 还是报错 jvm crash 原因是c++代码错了 strcat的第一个参数出错代码是只读的char*
    }
	
	#concole
	native#version:1.5
	java#sayHello#name:landon
	native#sayHello:Hello,C++:landon

mingw-w64#gcc

gcc version 7.1.0 (x86_64-posix-seh-rev2, Built by MinGW-W64 project)

linker flags with '-static-libgcc -static-libstdc++'

21:42:22 **** Incremental Build of configuration Debug for project jnhelloworld_64 ****
Info: Internal Builder is used for build
g++ -static-libgcc -static-libstdc++ -shared -o libjnhelloworld_64.dll "src\\com_xx_mavs_test_JNHelloWorld.o" 

21:42:23 Build Finished (took 943ms)

hs_err_log

Stack: [0x0000000002470000,0x0000000002570000],  sp=0x000000000256e428,  free space=1017k
Native frames: (J=compiled Java code, j=interpreted, Vv=VM code, C=native code)
C  [msvcrt.dll+0x15735]
C  [libjnhelloworld_64.dll+0x151a]
C  0x0000000002587f74

stackoverflow#why occur jvm crash

you are using strcat wrong. It appends the second string to the end of the first string. The string it returns is just a convenience. You cannot alter a constant string (your s1), that is why it crashes. s1 points to read-only memory.

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