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接续上篇[C语言基础及指针⑨联合体与枚举](http://www.jianshu.com/p/0bd682066106) 在上篇中我们了解了 , 多类型集合的联合体 , 固定值集合的枚举 , 内容相对比较简单 , 今天我们谈谈预编译 , 也是本系列最后一个知识点 , C语言基础系列就要告一段落了 , 要开始我们的jni系列了 , JNI(Java Native Interface) 是java与C/C++进行通信的一种技术 , 使用JNI技术,可以java调用C/C++的函数对象等等,Android中的Framework层与Native层就是采用的JNI技术 。 ### 预编译 > 预编译(预处理,宏定义,宏替换)这种叫法 , 关键字`#define` , 其本质是替换文本。 首先我们了解一下C语言的执行过程: 1. 编译 --> 生成目标代码(.obj) 2. 连接 --> 将目标代码与C函数库合并 , 生成最终可执行文件 3. 执行 > 预编译 , 主要在编译时期完成文本替换工作 , 常见的预编译指令有: `#include`,`ifndef`,`#endif`,`define`,`#pragma once`等等 。 我们在jni.h头文件中 , 可以看到较多的预编译指令 , 例如: ```c #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; #endif ``` 如果编译环境是C++, 则使用: ```c typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; ``` C语言编译环境 , 则使用: ```c typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; ``` 这里的定义就是我们后需要结束的`JNIEnv`指针 , 在C++环境中`JNIEnv`是一个一级指针 , 但是在C语言环境中 , 他是一个二级指针 ,这个我们将在jni系列中 , 再详细说明 。 ### 预编译示例 ```c // 定义一个常数 #define MAX 100 void main() { int i = 99; if (i < MAX) // 在编译时期, 会将MAX替换成100 { printf("i 小于 MAX\n"); } } ``` 定义一个宏常量`MAX`他的代表`100` , 宏常数没有类型 , 只做替换。 ### 宏函数 > `#define` 预编译指令 , 不光可以定义常量 , 还可以定义函数 , 因为其本质是替换 , 所有可以简化很多很长的函数名称 。 在jni.h中 , 也可以看到宏函数 , 如下: ```c #define CALL_TYPE_METHODA(_jtype, _jname) \ __NDK_FPABI__ \ _jtype Call##_jname##MethodA(jobject obj, jmethodID methodID, \ jvalue* args) \ { return functions->Call##_jname##MethodA(this, obj, methodID, args); } ``` 其中`(_jtype, _jname) `里面的`_jtype` , `_jname`都是替换标识 , 替换`_jtype`,`##_jname##` 。 ### 宏函数示例 ```c // 普通函数 void _jni_define_func_read() { printf("read\n"); } void _jni_define_func_write() { printf("write\n"); } // 定义宏函数 #define jni(NAME) _jni_define_func_##NAME() ; void main() { // 宏函数 //jni(read); 可以简化函数名称 jni(write) ; system("pause"); } ``` 宏函数的核心就是替换 , 只要记住这一点就够了 。下面我们就来做另一个实例 , 打印类似android Log日志的形式的函数。 ```c // 模拟Android日志输出 , 核心就是替换 #define LOG(LEVE,FORMAT,...) printf(##LEVE); printf(##FORMAT,__VA_ARGS__) ; #define LOGI(FORMAT,...) LOG("INFO:",##FORMAT,__VA_ARGS__) ; #define LOGE(FORMAT,...) LOG("ERROR:",##FORMAT,__VA_ARGS__) ; #define LOGW(FORMAT,...) LOG("WARN:",##FORMAT,__VA_ARGS__) ; void main() { LOGI("%s", "自定义日志。。。。\n"); LOGE("%s", "我是错误日志...\n"); system("pause"); } ``` 输出: ```c INFO:自定义日志。。。。 ERROR:我是错误日志... ``` 我们可以看到输出信息前面带有类型标识 。在这里做几点代码说明: > 1. 上述代码中`LEVE`,`FORMAT`都是自定义的 , 可以是任意名称 , 只有后面替换的名称一致即可。 2. `LOG(LEVE,FORMAT,...)`中的`...`表示可变参数 , 替换则是使用`__VA_ARGS__`这种固定写法 。 3. 宏函数的核心就是——替换 预编译指令就介绍到这里 , 其中心点就是`替换` 。 学到这里 , C语言的基础也介绍得七七八八了 , 下面一起来分析分析 , 我们编写JNI代码的一个比较重要的头文件jni.h 。 ### 简要分析jni.h jni.h我们编写NDK的时候需要引入的一个头文件 , 它位于`android-ndk-r10e\platforms\android-21\arch-arm\usr\include\jni.h`不同的平台都有相应的jni.h 。 在文件开始部分 , 定义了很多类型别名 , 区分C++与C的编译环境 , 如下: ```c #ifdef __cplusplus /* * Reference types, in C++ */ class _jobject {}; class _jclass : public _jobject {}; class _jstring : public _jobject {}; class _jarray : public _jobject {}; class _jobjectArray : public _jarray {}; #else /* not __cplusplus */ /* * Reference types, in C. */ typedef void* jobject; typedef jobject jclass; typedef jobject jstring; typedef jobject jarray; typedef jarray jobjectArray; ``` 接着定义了对象引用的枚举 , 和方法签名的结构体: ```c typedef enum jobjectRefType { JNIInvalidRefType = 0, JNILocalRefType = 1, JNIGlobalRefType = 2, JNIWeakGlobalRefType = 3 } jobjectRefType; typedef struct { const char* name; const char* signature; void* fnPtr; } JNINativeMethod; ``` 接下来就是最重要的JNIEnv了 , 区分了C和C++环境 ```c struct _JNIEnv; struct _JavaVM; typedef const struct JNINativeInterface* C_JNIEnv; #if defined(__cplusplus) typedef _JNIEnv JNIEnv; typedef _JavaVM JavaVM; #else typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv; typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM; #endif ``` JNIEnv是一个结构体指针 , 里面定义了很多函数 , 有调用java方法的函数 , 转换java类型的函数 , 我可以看到 , C编译环境中 , JNIEnv是`struct JNINativeInterface*`的指针别名,我们来看看`JNINativeInterface`结构体是怎样的: ```c /* * Table of interface function pointers. */ struct JNINativeInterface { void* reserved0; void* reserved1; void* reserved2; void* reserved3; jint (*GetVersion)(JNIEnv *); jclass (*DefineClass)(JNIEnv*, const char*, jobject, const jbyte*, jsize); jclass (*FindClass)(JNIEnv*, const char*); jmethodID (*FromReflectedMethod)(JNIEnv*, jobject); jfieldID (*FromReflectedField)(JNIEnv*, jobject); /* spec doesn't show jboolean parameter */ jobject (*ToReflectedMethod)(JNIEnv*, jclass, jmethodID, jboolean); jclass (*GetSuperclass)(JNIEnv*, jclass); jboolean (*IsAssignableFrom)(JNIEnv*, jclass, jclass); ``` 大部分的操作都是在`JNINativeInterface`这个结构体里面,定义了很多操作函数 , 比较常见的字符处理函数: ```c jstring (*NewStringUTF)(JNIEnv*, const char*); jsize (*GetStringUTFLength)(JNIEnv*, jstring); /* JNI spec says this returns const jbyte*, but that's inconsistent */ const char* (*GetStringUTFChars)(JNIEnv*, jstring, jboolean*); ``` > 1. 将字符指针转换成java的String类型 2. 得到java的String类型长度 3. 将java的String类型转换成C的字符指针 值得注意的是 , C++的JNIEnv结构体指针 , 并没有重新实现 , 而生将C中的`JNINativeInterface`结构体 , 重新打了一次包 , 如下: ```c /* * C++ object wrapper. * * This is usually overlaid on a C struct whose first element is a * JNINativeInterface*. We rely somewhat on compiler behavior. */ struct _JNIEnv { /* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */ const struct JNINativeInterface* functions; #if defined(__cplusplus) jint GetVersion() { return functions->GetVersion(this); } jclass DefineClass(const char *name, jobject loader, const jbyte* buf, jsize bufLen) { return functions->DefineClass(this, name, loader, buf, bufLen); } jclass FindClass(const char* name) { return functions->FindClass(this, name); } ``` 因为C++是面向对象语言 , 所有有上下文环境变量`this` , 简化了C语言中调用函数需要传递本身结构体指针的操作 。 分析了部分jni.h的源码 , 后续的源码 , 我相信看完C语言系列, 也可以看得懂 , 这里就不再做分析了 , 读者可自行查看源码分析一遍 ,对写jni代码还是有好处的 , 至少对JNIEnv结构体指针中的函数有一个大致的印象 。 ### 结语 C语言基础系列 , 就宣告完结了 , 还有很多知识点没讲到 , 还有很多需要学习 , 但我们不是要把C语言学透了学精了 , 再去学JNI 和NDK, 这样 , 不知要到何年何月了 。 所以 , 先学基础了解概貌 , 将java与C结合起来 , 着手做些东西出来 , 然后再继续深入 。 > 语言都是相通的 , 关键是解决问题的思路 。 ### 本文由老司机学院([动脑学院](http://dongnaoedu.com/))特约提供 ### 做一家受人尊敬的企业,做一位受人尊敬的老师