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啃论文俱乐部—移植speexdsp到OpenHarmony标准系统（二）

论文

2023-02-25 18:06:00 时间

https://ost.51cto.com

大家好！我来自南京，在OpenHarmony成长计划啃论文俱乐部，与华为、软通动力、润和软件、拓维信息、深开鸿等公司一起，学习和研究操作系统技术，从今年1月11日加入OpenHarmony俱乐部已经有接近8个月时间了。笔者一直在思考啃论文给我带来了些什么，通过啃论文能为OpenHarmony做些什么。笔者利用大二升大三暑假两个月时间移植了Speexdsp这个三方库到OpenHarmony标准系统，而关于前面的问题我似乎找到了答案，现将啃论文和三方库移植分享经验如下：

在linux上生成speexdsp的so动态链接库和.a静态链接库。

make和make install后会生成speexdsp的.so动态链接库和.a静态链接库。

make
make install

啃论文俱乐部——移植speexdsp到OpenHarmony标准系统②-开源基础软件社区

其中build/lib目录下：

├── libspeexdsp.a                              /*静态库*/
├── libspeexdsp.la                             /*记录同名动态库和静态库相关信息的la文本文件*/
├── libspeexdsp.so -> libspeexdsp.so.1.5.2  
├── libspeexdsp.so.1 -> libspeexdsp.so.1.5.2   /*符号链接*/
├── libspeexdsp.so.1.5.2                       /*动态库*/
└── pkgconfig                                  /*pkgconfig 的 *.pc文件*/
    └── speexdsp.pc

linux下的so、o、lo、a、la文件

o: 编译的目标文件。
a: 静态库，其实就是把若干o文件打了个包。
so: 动态链接库（共享库）动态库文件必须以lib开头,以.so结尾。
lo: 使用libtool编译出的目标文件，其实就是在o文件中添加了一些信息。
la: 使用libtool编译出的库文件，其实是个文本文件，记录同名动态库和静态库的相关信息。

知识拓展：

函数库分为静态库*a和动态库*.so两种：

①静态库在程序编译时会被连接到目标代码中，程序运行时将不再需要该静态库。

②动态库在程序编译时并不会被连接到目标代码中，而是在程序运行是才被载入，因此在程序运行时还需要动态库存在。

符号链接（symbolic link）是 Linux 系统中的一种文件，它指向系统中的另一个文件或目录。符号链接类似于 Windows 系统中的快捷方式。
在linux中，*.la是记录同名动态库和静态库相关信息的文本文件。

三、分析speexdsp在标准Linux系统的编译过程文件

分析speexdsp在标准Linux系统的编译过程文件，找到生成so库和测试用的可执行文件所需的.c源代码，头文件路径，cflags编译器标志，所依赖的库。

对比编译前后的speexdsp原生库结构

tree工具能以树形的方式显示指定目录的层级结构。
非绿色字体是编译后生成的文件。

├──
├──  #speexdsp项目作者信息
├──  #autogen.sh脚本配置文件
├── aclocal.m4 #运行aclocal后生成的aclocal.m4文件和一个缓冲文件夹autom4te.cache
├── autom4te.cache
│   ├── output.0
│   ├── output.1
│   ├── output.2
│   ├── requests
│   ├── traces.0
│   ├── traces.1
│   └── traces.2
├── build
│   ├── include
│   │   └── speex
│   │   ├── speexdsp_config_types.h
│   │   ├── speexdsp_types.h
│   │   ├── speex_echo.h
│   │   ├── speex_jitter.h
│   │   ├── speex_preprocess.h
│   │   └── speex_resampler.h
│   ├── lib
│   │   ├── libspeexdsp.a
│   │   ├── libspeexdsp.la
│   │   ├── libspeexdsp.so -> libspeexdsp.so.1.5.2
│   │   ├── libspeexdsp.so.1 -> libspeexdsp.so.1.5.2
│   │   ├── libspeexdsp.so.1.5.2
│   │   └── pkgconfig
│   │   └── speexdsp.pc
│   └── share
│   └── doc
│   └── speexdsp
│   └── manual.pdf
├── #spexxds原生库更新日志（和本次移植无关信息）
├──
├── #这个是在构建环境上运行的一个脚本，它用来猜测构建机的配置环境，因为这个脚本是在构建机上运行，所以它可以动态执行uname等命令来获得构建机的环境，所以我们一般不要指定这个变量，从而让脚本自动获得。
├── config.h#Config.h是自动生成的头文件，是根据配置文件Config.h.in生成的。config.h主要用于代码移植，产生可移植代码。
├── config.h.in#autoheader后形成config.h.in
├── config.log#该文件在执行configure文件时动态生成，包含了一些行号信息，表示一个文件在哪一行执行，以及执行的什么命令，因此可以知道测试是在哪个位置中完成。
├── #这是脚本文件，运行该脚本可以生成一个当前相同的配置，从而避免再次执行configure这个比较庞大的代码。也就是config.log生成的是文本文件，而config.status生成的则是命令脚本文件。
├── #这个是将host target build变量正则化的一个脚本，它的sub就是substitute的缩写。因为用户提供的build可能并不符合脚本正规的四元组或者三元组的结构，所以这个脚本将它转换为标准的格式，从而可以进行格式化处理。
├── #这个是我们需要监测环境的主要入口文件，使用该文件可以生成Makefile文件，它会替换Makefile中需要替换的变量。
├── #该文件为autoconfigure文件使用的一个文件，该文件用来生成configure文件，这个文件一般是开发者维护，我们安装该软件的时候只需要执行configure就可以，这个configure.ac我们一般不用理会
├──
├── #automake --add-missing命令生成install-sh, missing, depcomp文件
├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   └──
├──
├──
│   ├──
│   ├──
│   └──
├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   └──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├── speexdsp_config_types.h
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   └──
├──
├── #automake --add-missing命令生成install-sh, missing, depcomp文件
├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── buffer.lo
│   ├── buffer.o
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── fftwrap.lo
│   ├── fftwrap.o
│   ├──
│   ├──
│   ├── filterbank.lo
│   ├── filterbank.o
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── jitter.lo
│   ├── jitter.o
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── libspeexdsp.la
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├──
│   ├── mdf.lo
│   ├── mdf.o
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── preprocess.lo
│   ├── preprocess.o
│   ├──
│   ├──
│   ├── resample.lo
│   ├──
│   ├── resample.o
│   ├──
│   ├──
│   ├── scal.lo
│   ├── scal.o
│   ├──
│   ├──
│   ├── smallft.lo
│   ├── smallft.o
│   ├──
│   ├──  #测试噪音抑制的文件
│   ├── testdenoise.o
│   ├──
│   ├──  #测试声学回音消除的文件
│   ├── testecho.o
│   ├──  # 测试抖动的文件
│   ├──
│   ├── testjitter.o
│   ├──
│   ├──
│   ├── #测试重采样的文件
│   ├── testresample2.o
│   ├── #测试重采样的文件
│   ├── testresample.o
│   └──
├──
├── ltmain.sh
├── m4
│   ├── libtool.m4
│   ├── lt~obsolete.m4
│   ├── ltoptions.m4
│   ├── ltsugar.m4
│   └── ltversion.m4
├──
│   ├──
│   │   └──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   │   └──
│   └──
│   └──
├── Makefile
├──
├── Makefile.in
├── #automake --add-missing命令生成install-sh, missing, depcomp文件
├──
├──
├── #汇聚式处理器Blackfin是由ADI和Intel公司联合开发的微信号架构（MSA）
├── #Trimedia 是由Philips公司1996年推出的新一代媒体处理器（Media Processor）芯片。
├── #Win32是指Microsoft Windows操作系统的32位环境
├──
│   └──
├──
├──
├── speexdsp.pc
├──
├── SpeexDSP.spec
├──
├── stamp-h1
├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   └──
├── #TI公司DSP芯片
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├──
│   │   ├── Makefile
│   │   ├──
│   │   ├── Makefile.in
│   │   ├──
│   │   └──
│   ├──
│   │   ├── Makefile
│   │   ├──
│   │   ├── Makefile.in
│   │   ├──
│   │   └──
│   └──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   └──
├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   └──
├──
└──
├──
├──
│   ├──
│   ├──
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   └── Makefile.in
├──
├── Makefile
├──
├── Makefile.in
├──
├──
│   ├──
│   │   ├──
│   │   ├── Makefile
│   │   ├──
│   │   └── Makefile.in
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   └──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├──
│   └──
├──
│   ├──
│   │   ├──
│   │   ├── Makefile
│   │   ├──
│   │   └── Makefile.in
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   └──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   ├── Makefile.in
│   ├──
│   ├──
│   └──
└──
├──
│   ├──
│   ├── Makefile
│   ├──
│   └── Makefile.in
├──
├── Makefile
├──
├── Makefile.in
└──
├── Makefile
├──
├── Makefile.in
├──
├──
└──

分析原生库下make.am文件

make.am是一种比Makefile文件抽象程序更高的编译规则文件。在里面可以指定生成目录，编译用的源码，编译的时候依赖哪些库，要安装到什么目录。

原生库根目录下的make.am如下

## Process this file with automake to produce Makefile.in. -*-Makefile-*-
# To disable automatic dependency tracking if using other tools than
# gcc and gmake, add the option 'no-dependencies'
AUTOMAKE_OPTIONS = 1.8
ACLOCAL_AMFLAGS = -I m4
pkgconfigdir = $(libdir)/pkgconfig
pkgconfig_DATA = speexdsp.pc
EXTRA_DIST = SpeexDSP.spec SpeexDSP.spec.in SpeexDSP.kdevelop speexdsp.pc.in README.blackfin
#Fools KDevelop into including all files
SUBDIRS = libspeexdsp include doc win32 symbian ti   
DIST_SUBDIRS = libspeexdsp include doc win32 symbian ti
rpm: dist
  rpmbuild -ta ${PACKAGE}-${VERSION}.tar.gz

父目录需要包含子目录，在父目录下的Makefile.am中需要添加: SUBDIRS = 子目录。可知speexdsp子目录为libspeexdsp include doc win32 symbian ti 。再逐步查看各个文件夹源码可知只有libspeexdsp include文件夹与本次移植有关。所以接下来查看libspeexdsp目录下的make.am文件。

子目录libspeexdsp下的make.am

# Disable automatic dependency tracking if using other tools than gcc and gmake
#AUTOMAKE_OPTIONS = no-dependencies
EXTRA_DIST=echo_diagnostic.m
AM_CPPFLAGS = -I$(top_srcdir)/include -I$(top_builddir)/include/speex -I$(top_builddir) @FFT_CFLAGS@
/*top_srcdir工程最顶层目录*/
/*top_builddir定义生成目标文件的最上层目录*/
lib_LTLIBRARIES = libspeexdsp.la
# Sources for compilation in the library
if BUILD_KISS_FFT
  FFTSRC=kiss_fft.c _kiss_fft_guts.h kiss_fft.h kiss_fftr.c kiss_fftr.h 
else
if BUILD_SMALLFT
  FFTSRC=smallft.c
else
  FFTSRC=
endif
endif
libspeexdsp_la_SOURCES = preprocess.c jitter.c mdf.c fftwrap.c filterbank.c resample.c buffer.c 
scal.c $(FFTSRC)/*编译libspeexdsp.so需要preprocess.c jitter.c mdf.c fftwrap.c filterbank.c resample.c 
buffer.c scal.c、smallft.c源文件（特别需要注意$(FFTSRC)的存在，因为FFTSRC=smallft.c）*/

/*noinst_HEADERS：这个表示该头文件只是参加可执行文件的编译,而不用安装到安装目录下
。如果需要安装到系统中,可以用 include_HEADERS来代替。*/
noinst_HEADERS =  arch.h  bfin.h \
    fixed_arm4.h \
    fixed_arm5e.h   fixed_bfin.h  fixed_debug.h   \
    math_approx.h     misc_bfin.h   \
    fftwrap.h \
  filterbank.h fixed_generic.h os_support.h \
  pseudofloat.h smallft.h vorbis_psy.h resample_sse.h resample_neon.h
libspeexdsp_la_LDFLAGS = -no-undefined -version-info/*LDFLAGS:编译时的选项*/ @SPEEXDSP_LT_CURRENT@:@SPEEXDSP_LT_REVISION@:@SPEEXDSP_LT_AGE@
libspeexdsp_la_LIBADD = $(LIBM)
if BUILD_EXAMPLES /*编译测试文件*/ 
noinst_PROGRAMS = testdenoise testecho testjitter testresample testresample2
testdenoise_SOURCES = testdenoise.c
testdenoise_LDADD = libspeexdsp.la@FFT_LIBS@ /*链接需要libspeexdsp.la库文件*/
testecho_SOURCES = testecho.c /*需要的
testecho_LDADD = libspeexdsp.la @FFT_LIBS@ /*链接需要libspeexdsp.la库文件*/
testjitter_SOURCES = testjitter.c
testjitter_LDADD = libspeexdsp.la @FFT_LIBS@ /*链接需要libspeexdsp.la库文件*/
testresample_SOURCES = testresample.c
testresample_LDADD = libspeexdsp.la @FFT_LIBS@ @LIBM@ /*链接需要libspeexdsp.la库文件*/
testresample2_SOURCES = testresample2.c
testresample2_LDADD = libspeexdsp.la @FFT_LIBS@ @LIBM@ /*链接需要libspeexdsp.la库文件*/
endif

通过分析libspeexdsp下的make.am可以知道：

编译出so库需要的.c源文件有preprocess.c jitter.c mdf.c fftwrap.c filterbank.c resample.c
buffer.c scal.c、smallft.c。
编译出so库需要的.h源文件有arch.h bfin.h fixed_arm4.h fixed_arm5e.h fixed_bfin.h fixed_debug.h math_approx.h misc_bfin.h fftwrap.h filterbank.h fixed_generic.h os_support.h pseudofloat.h smallft.h vorbis_psy.h resample_sse.h resample_neon.h。
编译出测试用的testdenoise testecho testjitter testresample testresample2可执行文件需要的.c源文件有testdenoise.c testec.c hotestjitter.c testresample.c testresample2.c。

分析原生库下Makefile文件

Makefile里有什么？Makefile里主要包含了五个东西：显式规则、隐晦规则、变量定义、文件指示和注释。
显式规则。显式规则说明了如何生成一个或多个目标文件。这是由Makefile的书写者明显指出要生成的文件、文件的依赖文件和生成的命令。
隐晦规则。由于我们的make有自动推导的功能，所以隐晦的规则可以让我们比较简略地书写 Makefile，这是由make所支持的。
变量的定义。在Makefile中我们要定义一系列的变量，变量一般都是字符串，这个有点像你C语言中的宏，当Makefile被执行时，其中的变量都会被扩展到相应的引用位置上。
文件指示。其包括了三个部分，一个是在一个Makefile中引用另一个Makefile，就像C语言中的include一样；另一个是指根据某些情况指定Makefile中的有效部分，就像C语言中的预编译#if一样；还有就是定义一个多行的命令。有关这一部分的内容，我会在后续的部分中讲述。
注释。Makefile中只有行注释，和UNIX的Shell脚本一样，其注释是用 # 字符，这个就像C/C++中的 // 一样。如果你要在你的Makefile中使用 # 字符，可以用反斜杠进行转义，如： # 。

笔者在speexdsp根目录下的makefile(最基本的Makefile)文件中。

搜索关键字CFLAGS找到CFLAGS = -g -O2 -fvisibility=hidden这条语句。

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分析“make”过程log

以下是执行make命令后在终端显示的部分log,通过分析也可以知道编译so库需要的.c文件均位于libspeexdsp目录。

jiajiahao@ubuntu:~/Desktop/speexdsp-SpeexDSP-1.2.1$ make
make  all-recursive
make[1]: 进入目录“/home/jiajiahao/Desktop/speexdsp-SpeexDSP-1.2.1”
Making all in libspeexdsp
make[2]: 进入目录“/home/jiajiahao/Desktop/speexdsp-SpeexDSP-1.2.1/libspeexdsp”
  CC       preprocess.lo
  CC       jitter.lo
  CC       mdf.lo
  CC       fftwrap.lo
  CC       filterbank.lo
  CC       resample.lo
  CC       buffer.lo
  CC       scal.lo
  CC       smallft.lo
  CCLD     libspeexdsp.la
make[2]: 离开目录“/home/jiajiahao/Desktop/speexdsp-SpeexDSP-1.2.1/libspeexdsp”

分析build安装目录下生成的.pc文件

下图为build/lib/pkgconfig目录的speexdsp.pc文件。

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*.pc文件的所有参数：
Name: 该模块的名字，比如你的pc名字是xxxx.pc，那么名字最好也是xxxx。
Description: 模块的简单描述。上文pkg-config –list-all命令出来的结果，每个名字后面就是description。
URL: 用户可以通过该URL获得更多信息，或者下载信息。也是辅助的，可要可不要。
Version: 版本号。
Requires: 该模块有木有依赖于其他模块。一般没有。
Requires.private: 该模块有木有依赖于其他模块，并且还不需要第三方知道的。一般也没有。
Conflicts: 有没有和别的模块冲突。常用于版本冲突。比如，Conflicts: bar < 1.2.3，表示和bar模块的1.2.3以下的版本有冲突。
Cflags: 这个就很重要了。pkg-config的参数–cflags就指向这里。主要用于写本模块的头文件的路径。
Libs: 也很重要，pkg-config的参数–libs就指向这里。主要用于写本模块的库/依赖库的路径。
Libs.private: 本模块依赖的库，但不需要第三方知道。

在文件中的第14行中清楚的指出speexdsp依赖-lm这个库。

分析运行configure命令后生成的config.log

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从中也可以分析出speexdsp依赖的库-lm 和编译器需要添加的C_FLAGS标记-g -O2 -fvisibility=hidden。

configure:9932: checking for cos in -lm
configure:9957: gcc -o conftest -g -O2 -fvisibility=hidden   conftest.c -lm   >&5

结论

speexdsp依赖的库为-lm。
编译出speexdsp动态链接库需要的.c源文件为preprocess.c jitter.c mdf.c fftwrap.c filterbank.c resample.c buffer.c scal.c、smallft.c。
编译出speexdsp动态链接库需要的.h源文件目录为libspeexdsp。
编译出测试用的testdenoise testecho testjitter testresample testresample2可执行文件需要的.c源文件有testdenoise.c testec.c hotestjitter.c testresample.c testresample2.c。
编译出测试用的testdenoise testecho testjitter testresample testresample2可执行文件需要的.h源文件目录为根目录下include。
编译时需要添加的cflags编译器标志为-o-g-O2-fvisibility=hidden。

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linux下的so、o、lo、a、la文件

知识拓展：

三、分析speexdsp在标准Linux系统的编译过程文件

对比编译前后的speexdsp原生库结构

分析原生库下make.am文件

原生库根目录下的make.am如下

子目录libspeexdsp下的make.am

分析原生库下Makefile文件

分析“make”过程log

分析build安装目录下生成的.pc文件

分析运行configure命令后生成的config.log

结论

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