Android Toolchain与Bionic Libc

android所用的Toolchain（即交叉编译工具链）可从下面的网址下载：
http://android.kernel.org/pub/android-toolchain-20081019.tar.bz2。如果下载了完整的Android项目的源代码，则可以在“<your_android>/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin”目录下找到交叉编译工具，比如Android所用的arm-eabi-gcc-4.2.1。
Android并没有采用glibc作为C库，而是采用了Google自己开发的Bionic Libc，它的官方Toolchain也是基于Bionic Libc而并非glibc的。这使得使用或移植其他Toolchain来用于Android要比较麻烦：在Google公布用于Android的官方Toolchain之前，多数的Android爱好者使用的Toolchain是在http://www.codesourcery.com/gnu_toolchains/arm/download.html 下载的一个通用的Toolchain，它用来编译和移植Android 的Linux内核是可行的，因为内核并不需要C库，但是开发Android的应用程序时，直接采用或者移植其他的Toolchain都比较麻烦，其他Toolchain编译的应用程序只能采用静态编译的方式才能运行于Android模拟器中，这显然是实际开发中所不能接受的方式。目前尚没有看到说明成功移植其他交叉编译器来编译Android应用程序的资料。
与glibc相比，Bionic Libc有如下一些特点：

- 采用BSD License，而不是glibc的GPL License；
- 大小只有大约200k，比glibc差不多小一半，且比glibc更快；
- 实现了一个更小、更快的pthread；
- 提供了一些Android所需要的重要函数，如”getprop”, “LOGI”等；
- 不完全支持POSIX标准，比如C++ exceptions，wide chars等；
- 不提供libthread_db 和 libm的实现

另外，Android中所用的其他一些二进制工具也比较特殊：

- 加载动态库时使用的是/system/bin/linker而不是常用的/lib/ld.so;
- prelink工具不是常用的prelink而是apriori，其源代码位于” <your_android>/build/tools/apriori”

- strip工具也没有采用常用的strip，即“<your_android>/prebuilt/linux-x86/toolchain/arm-eabi-4.2.1/bin”目录下的arm-eabi-strip，而是位于<your_android>/out/host/linux-x86/bin/的soslim工具。

BionicC 库一览:
介绍：
核心体系：

Bionic设计的核心思想是：尽量简单。
这意味这这个C库只围绕着内核提供轻量级的包装，我们让它尽量小，不去处理一些细枝末页的事情。

 

取Bionic这个名字,是因为它由部分BSD和部分linux组成：

 

 

它的代码由BSD C库和自定义的linux代码(用于处理线程，进程，信号，和其他事情)混合而成。

 

 

所有原始的BSD块，遵循BSD版权声明。特定的Bionic部分遵循Android open source project版权声明。一切发行版都遵循BSd版权。

 

 

 

架构：
Bionic 当前支持ARM andx86指令集。理论上可以支持更多，但是这需要做点工作（比如，
向SYSCALLS.TXT文件中添加系统调用IDS，如下面所述，或者修改动态链接器）。

 

ARM相关代码在arch-arm/下面，x86相关代码在arch-x86下面。

 

 

注意,x86版本只能运行在x86android设备上。我们并没有声明说，你能够在普通 x86 linux发布版上使用Bionic,（尽管这会很”酷”，因此欢迎大家做这样的补丁程序）；

 

 

 

 

Syscall stub：

 

 

每个系统调用函数都由一个小的汇编代码段实现(称为”syscallstub”),这是由tools/gensyscalls.py工具自动生成的，它从SYSCALL.TXT中取得输入参数。

 

 

SYSCALLS.TXT包含了一份要生成的系统调用块列表，和相应的系统调用数字标识符（ARM和X86不一样），以及它的签署。

 

 

如果你要修改这个文件，你可能要使用tools/checksyscalls.py工具，检查它里面是否包含官方linux核心头文件，如果有不合法的syscallids，它会报告错误。

 

 

有时，C库函数其实就是一个包装，它内部调用相应的syscall名称，例如，exit函数由C库提供，它调用了_exit()这个syscallstub.

 

 

详细内容请参考SYSCALLS.TXT文件。

 

 

 

 

time_t:

 

 

time_t在32位CPU内核上定义为32位，一个64位的版本需要避免Y2038bug,但是内核的维护者认为，此刻并不需要。相反，Bionic提供了一个<time64.h>头文件，定义了一个time64_t类型，和相关的函数，如mktime64(),localtime64(),等等。

 

 

 

 

时区管理：

 

 

当前时区的名字取决与TZ环境变量，如果TZ未定义，将会使用名为'persist.sys.timezone'的系统属性。

 

 

时区数据库和索引文件放在/system/usr/share/zoneinfo下面，而不是在posix兼容路径/usr/share/zoneinfo下面。

 

 

 

 

Off_t:

 

 

出于相同的原因，off_t也是32位的，由于BSD的继承关系，我们定义loff_t型为64位变量，但是

 

 

可以使用typedef 定义off64_t类型，以便使得当前linux代码移植更简单。

 

 

 

 

Linux核心头文件：

 

 

Bionic带来一套自己的”clean”Linux内核头文件，允许用户空间代码使用内核特有的声明（比如，

 

 

IOCTLs, structuredeclarations, constants,等等... ).他们位于:

 

 

./kernel/common,

 

 

./kernel/arch-arm

 

 

./kernel/arch-x86

 

 

这些头文件由一个工具(kernel/tools/update-all.py)产生，只包含原始Linux内核头文件中的公有定义。

 

 

如果你想知道为什么和怎么做，请参考kernel/README.TXT文件。

 

 

 

 

Pthread实现：

 

 

Bionic'sC库使用他自己的pthread程序包，与其他C库相比有如下不同点：

 

 

 

 

-放在一个外部库中（-lpthread）

 

 

-开放含有少量符号的链接器入口用于动态链接

 

 

运行时特征支持(a.k.a. -lrt)，也打包在C库中。基于futexes的实现，尽量提供很短小的代码实现通用操作，有以下几点显著的特征：

 

 

 

 

- pthread_mutex_t, pthread_cond_t 每各类型都只有4个字节.

 

 

- 支持Normal, recursive anderror-check互斥体，对Normalcase下的代码流程做了很细致的优化，通常大多数的时候都使用Normal。

 

 

- 进程共享互斥和条件变量不被支持，它们的实现很复杂，而且Android绝对用不到（android使用其他的进程内同步组件）。

 

 

注意，通过精心调整代码流程，他们可能会在未来添加进来，而且不会破坏ABI,(尽管这会使代码执行变得有点儿慢)。

 

 

-
当前没有读写锁，互斥体的优先权，和其他高级特征的支持。再说一句，在Android中根本不需要这些，但是在未来可能会被添加进来。

 

 

 

 

pthread_cancel():

 

 

pthread_cancel()在Bionic中不被支持，因为这将使得C库变得庞大起来，就为了这点好处不值得。

 

 

基于一下几点考虑：

 

 

- 要正常实现，必须在C库的多个地方插入pthreadcancellation检测，这会使代码的统一调试变得非常困难。

 

 

-要正常实现，也必须清理资源，象释放内存，解锁互斥体，如果cancel恰好发生在complex函数里（比如在gethostbyname() or fprintf() +复杂格式化规则里面）。这会使许多函数的执行变慢。

 

 

- pthread cancellation不能停止所有的线程：比如，对于无穷循环，它就无能为力。

 

 

- pthreadcancellation本身也有缺陷，不好移植。

 

 

(see http://advogato.org/person/slamb/diary.html?start=49 forexample).

 

 

所有这些都与Bionic的设计目标相反，如果你的代码依赖threadcancellation，请好好考虑下吧。

 

 

注意Bionic确实实现了pthread_cleanup_push()和pthread_cleanup_pop()，在线程通过pthread_exit()调用退出或者从它的主函数中返回的时候，它可作些清理工作，

 

 

 

 

NND，不想支持就别支持嘛，非要编这么多理由来敷衍我们。

 

 

 

 

 

 

pthread_once():

 

 

不要在pthread_once()的回调函数中调用fork(),这么做的话，会在下次调用pthread_once()的时候，在子进程中导致死锁。

 

 

而且，你不能在回调函数中throw一个C++ Exception(参见下面的C++ Exception支持).

 

 

当前pthread_once()实现缺少必要的多核安全双重检查锁定（屏蔽读写操作）

 

 

 

 

线程本地数据：

 

 

线程本地存储区仅为每个进程提供了略小于64个pthread_key_t对象，在实现上，提供了64个实时slot, 而且自己使用了大约5个(实际数量依赖于实现)。（比如，两个slot由C库预先分配，以启动Android OpenGL子系统加速）。

 

 

注意,Posix要求至少128个slot,但是我们不打算与Posix兼容。

 

 

除了主线城，在堆栈顶部也存储了TLS区，详细资料请参考bionic/libc/bionic/pthread.c文件中的注释部分。

 

 

当前，使用__thread关键词来定义线程本地存储区，还不被Bionic C库和动态链接器支持。