Unity跨平台C/CPP动态库编译---可靠UDP网络库kcp基于CMake的各平台构建实践

一　　为什么需要动态库

　　1）提供原生代码（native code）的支持，也叫原生插件，但是我实践的是c/cpp跨平台动态库，这里不具体涉及安卓平台java库和ios平台的objectc库构建。

　　2）某些开源库是c/cpp编写，没有对应c#版本

　　3）或者有c#版本实现，但是效率或者gc达不到期望效果，特别是GC，一般的开源库c#版本的作者，对gc优化得大多不好

　　4）追求效率，比如A*寻路等开销比较大的算法，想做下优化

　　5）某些模块，如网络模块，需要Unity客户端和后端跑一份相同的逻辑代码，而不想维护两份语言的实现

二　　示例demo选择

　　前阵子由于项目需要，编译了一下kcp库，这里拿kcp编译到Unity的各平台动态库来做一次总结，kcp的github地址：https://github.com/skywind3000/kcp。

　　有关这个库的其它信息这里不做介绍，它本质就是一个可靠UDP的网络库，我们项目是用在了一款多人实时射击类游戏中。

三　　编译工具选择

　　这里使用的是CMake，官网地址为：https://cmake.org/。有关CMake的使用资料自行网络获取，我这里只说一点，这是一个跨平台的构建工具，针对不同的平台，只需要一份描述文件，很方便，不需要每个平台去写makefile。

四　　示例demo选择

　　

　　其中：

　　　　1）cmke目录：包含CMake在安卓、iOS平台进行构建时需要要到的两个文件：android.toolchain.cmake、iOS.cmake

　　　　2）Plugins目录：各平台构建的输出目录，构建完成后可以直接放置到Unity项目Assdets目录下使用

　　　　3）CMakeLists.txt文件：主要要由我们自己编写的一个文件，cmake根据CMakeLists生成各个平台编译的中间文件以及makefile文件

　　　　4）目标库源代码：kcp.h、kcp.c

　　　　5）make_xxx：各平台执行构建脚本文件，这些文件基本是固定的，不需要做什么修改

五　　项目简要说明

　　1、kcp项目需要做的调整

　　　　kcp.c不需要动，kcp.h修改部分如下：

 #ifdef DLL_EXPORTS
 #define KCPDLL _declspec(dllexport)
 #else
 #define KCPDLL
 #endif

 #ifdef __cplusplus
 extern "C" {
 #endif

     //---------------------------------------------------------------------
     // interface
     //---------------------------------------------------------------------

     // create a new kcp control object, 'conv' must equal in two endpoint
     // from the same connection. 'user' will be passed to the output callback
     // output callback can be setup like this: 'kcp->output = my_udp_output'
     KCPDLL ikcpcb* ikcp_create(IUINT32 conv, void *user);
     //其它导出接口省略

 #ifdef __cplusplus
 }
 #endif

　　2、CMakeLists文件编写

 cmake_minimum_required(VERSION 2.8)

 if ( WIN32 AND NOT CYGWIN AND NOT ( CMAKE_SYSTEM_NAME STREQUAL "WindowsStore" ) )
     set(CMAKE_C_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_C_FLAGS_RELEASE} /MT" CACHE STRING "")
     set(CMAKE_C_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_C_FLAGS_DEBUG} /MTd" CACHE STRING "")
     set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE} /MT" CACHE STRING "")
     set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} /MTd" CACHE STRING "")
 endif ()

 project(kcp)

 if ( IOS )
         set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} -fembed-bitcode")
         set(CMAKE_C_FLAGS "${CMAKE_C_FLAGS} -fembed-bitcode")
 endif ()

 find_path(KCP_PROJECT_DIR NAMES SConstruct
     PATHS
     ${CMAKE_SOURCE_DIR}
     NO_DEFAULT_PATH
     )

 MARK_AS_ADVANCED(KCP_PROJECT_DIR)

 set ( KCP_CORE
     kcp.c
 )

 macro(source_group_by_dir proj_dir source_files)
     if(MSVC OR APPLE)
         get_filename_component(sgbd_cur_dir ${proj_dir} ABSOLUTE)
         foreach(sgbd_file ${${source_files}})
             get_filename_component(sgbd_abs_file ${sgbd_file} ABSOLUTE)
             file(RELATIVE_PATH sgbd_fpath ${sgbd_cur_dir} ${sgbd_abs_file})
             string(REGEX REPLACE "\(.*\)/.*" \\ sgbd_group_name ${sgbd_fpath})
             string(COMPARE EQUAL ${sgbd_fpath} ${sgbd_group_name} sgbd_nogroup)
             string(REPLACE "/" "\\" sgbd_group_name ${sgbd_group_name})
             if(sgbd_nogroup)
                 set(sgbd_group_name "\\")
             endif(sgbd_nogroup)
             source_group(${sgbd_group_name} FILES ${sgbd_file})
         endforeach(sgbd_file)
     endif(MSVC OR APPLE)
 endmacro(source_group_by_dir)

 source_group_by_dir(${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR} KCP_CORE)

 if (APPLE)
     if (IOS)
         set(CMAKE_OSX_ARCHITECTURES "$(ARCHS_STANDARD)")
         add_library(kcp STATIC
            ${KCP_CORE}
         )
     else ()
         set(CMAKE_OSX_ARCHITECTURES "$(ARCHS_STANDARD_32_64_BIT)")
         add_library(kcp MODULE
             ${KCP_CORE}
         )
         set_target_properties ( kcp PROPERTIES BUNDLE TRUE )
         #set_target_properties ( kcp PROPERTIES FRAMEWORK TRUE )
         #set_target_properties ( kcp PROPERTIES MACOSX_RPATH TRUE )
     endif ()
 else ( )
     add_library(kcp SHARED
         ${KCP_CORE}
     )
 endif ( )

 if ( WIN32 AND NOT CYGWIN )
     target_compile_definitions (kcp PRIVATE DLL_EXPORTS)
 endif ( )

　　　　1）第10行：指定项目名称为kcp

　　　　2）第26行：指定要编译的c/cpp文件

　　　　3）第70行：指定预定义宏DLL_EXPORTS，这个宏只有在window平台编译dll动态库才需要，其它平台不需要

　　　　4）其它没什么好说的，在构建你自己的项目时，只需要注意的带有“kcp”字样的地方替换为你自己对应的项目名称即可。

　　3、各平台构建脚本

　　　　1）window32位系统：make_win32.bat

 mkdir build32 & pushd build32
 cmake -G "Visual Studio 14 2015" ..
 popd
 cmake --build build32 --config Release
 md Plugins\x86
 copy /Y build32\Release\kcp.dll Plugins\x86\kcp.dll
 rmdir /S /Q build32
 pause

　　　　2）windows64位系统：make_win64.bat

 mkdir build64 & pushd build64
 cmake -G "Visual Studio 14 2015 Win64" ..
 popd
 cmake --build build64 --config Release
 md Plugins\x86_64
 copy /Y build64\Release\kcp.dll Plugins\x86_64\kcp.dll
 rmdir /S /Q build64
 pause

　　　　3）linux32位系统：make_linux32.sh

 mkdir -p build_linux32 && cd build_linux32
 cmake -DCMAKE_C_FLAGS=-m32 -DCMAKE_CXX_FLAGS=-m32 -DCMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS=-m32 ../
 cd ..
 cmake --build build_linux32 --config Release
 cp build_linux32/kcp.so Plugins/x86/kcp.so
 rm -rf build_linux32

　　　　4）linux64位系统：make_linux64.sh

 mkdir -p build_linux64 && cd build_linux64
 cmake ../
 cd ..
 cmake --build build_linux64 --config Release
 cp build_linux64/kcp.so Plugins/x86_64/kcp.so
 rm -rf build_linux64

　　　　5）Mac系统：make_osx.sh

 mkdir -p build_osx && cd build_osx
 cmake -GXcode ../
 cd ..
 cmake --build build_osx --config Release
 mkdir -p Plugins/kcp.bundle/Contents/MacOS/
 cp build_osx/Release/kcp.bundle/Contents/MacOS/kcp Plugins/kcp.bundle/Contents/MacOS/kcp
 rm -rf build_osx

　　　　6）android系统：make_android.sh

 if [ -z "$ANDROID_NDK" ]; then
     export ANDROID_NDK=~/android-ndk-r10e
 fi

 mkdir -p build_v7a && cd build_v7a
 cmake -DANDROID_ABI=armeabi-v7a -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../cmake/android.toolchain.cmake -DANDROID_TOOLCHAIN_NAME=arm-linux-androideabi-clang3. -DANDROID_NATIVE_API_LEVEL=android- ../
 cd ..
 cmake --build build_v7a --config Release
 mkdir -p Plugins/Android/libs/armeabi-v7a/
 cp build_v7a/libkcp.so Plugins/Android/libs/armeabi-v7a/libkcp.so
 rm -rf build_v7a

 mkdir -p build_x86 && cd build_x86
 cmake -DANDROID_ABI=x86 -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../cmake/android.toolchain.cmake -DANDROID_TOOLCHAIN_NAME=x86-clang3. -DANDROID_NATIVE_API_LEVEL=android- ../
 cd ..
 cmake --build build_x86 --config Release
 mkdir -p Plugins/Android/libs/x86/
 cp build_x86/libkcp.so Plugins/Android/libs/x86/libkcp.so
 rm -rf build_x86

　　　　7）iOS系统：make_ios.sh

 mkdir -p build_ios && cd build_ios
 cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../cmake/iOS.cmake  -GXcode ../
 cd ..
 cmake --build build_ios --config Release
 mkdir -p Plugins/iOS/
 exist_armv7=`lipo -info build_ios/Release-iphoneos/libkcp.a | grep armv7 | wc -l`
 exist_arm64=`lipo -info build_ios/Release-iphoneos/libkcp.a | grep arm64 | wc -l`
 if [ $[exist_armv7] -eq  ]; then
     echo "** ERROR **: No support for armv7, maybe XCode version is to high, use manual_build_ios instead!"
 elif [ $[exist_arm64] -eq  ]; then
     echo "** ERROR ** : No support for arm64, maybe XCode version is to high, use manual_build_ios instead!"
 else
     cp build_ios/Release-iphoneos/libkcp.a Plugins/iOS/libkcp.a
     rm -rf build_io
 fi

　　　　8）Windows Phone系统：make_uwp.bat

 mkdir build_uwp & pushd build_uwp
 cmake -G "Visual Studio 14 2015" -DCMAKE_SYSTEM_NAME=WindowsStore -DCMAKE_SYSTEM_VERSION=10.0 ..
 popd
 cmake --build build_uwp --config Release
 md Plugins\WSA\x86
 copy /Y build_uwp\Release\kcp.dll Plugins\WSA\x86\kcp.dll
 rmdir /S /Q build_uwp

 mkdir build_uwp64 & pushd build_uwp64
 cmake -G "Visual Studio 14 2015 Win64" -DCMAKE_SYSTEM_NAME=WindowsStore -DCMAKE_SYSTEM_VERSION=10.0 ..
 popd
 cmake --build build_uwp64 --config Release
 md Plugins\WSA\x64
 copy /Y build_uwp64\Release\kcp.dll Plugins\WSA\x64\kcp.dll
 rmdir /S /Q build_uwp64

 mkdir build_uwp_arm & pushd build_uwp_arm
 cmake -G "Visual Studio 14 2015 ARM" -DCMAKE_SYSTEM_NAME=WindowsStore -DCMAKE_SYSTEM_VERSION=10.0 ..
 popd
 cmake --build build_uwp_arm --config Release
 md Plugins\WSA\ARM
 copy /Y build_uwp_arm\Release\kcp.dll Plugins\WSA\ARM\kcp.dll
 rmdir /S /Q build_uwp_arm

 pause

　　　　9）这些脚本都很简单明了，像需要的VS版本、安卓的NDK版本等等，一看便知。要移植到你自己的构建项目也很简单，基本只需要修改项目名称即可。

六　　各平台构建环境简要说明

　　1）以下各平台，均需要安装CMake，安装教程，包括各平台环境变量等的配置自行谷歌，很多相关帖子。

　　2）window系统和windows phone系统：在window系统中执行对应的.bat脚本即可，windows phone的编译需要相关SDK。本帖使用VS2015，windows phone暂时不需要，所以没有构建测试过。

　　3）linux系统：在linux系统中执行对应的.sh脚本即可

　　4）mac系统：在mac系统中执行对应的.sh脚本即可

　　5）iOS系统：在mack系统中执行对应的.sh脚本即可。需要xcode版本8.1，版本太高会有问题，可以进行手动构建，参考博文：iOS代码封装成.a文件(封装SDK)。真机上的.a动态库需要同时支持armv7,ram64架构，查看你编译出来的.a是否是正确架构可使用lipo -info kcp.a

　　6）android系统：安卓系统可以在各个平台编译，我这里是在linux系统中编译的，执行对应的.sh脚本即可，andorid SDK版本为：android-ndk-r10e。关于SDK安装以及环境变量配置自行谷歌。

　　7）可能根据各位自己的情况，编译过程会遇到各种小问题，但是这些问题几乎都是出在环境上，如环境变量、SDK版本、xcode版本等，我这里已经对环境信息给了足够的说明，如果你实践当中问题解决不了，可以参考我这里列举的环境。

　　8）.sh文件在window下编辑可能会存在文件结束符问题，使用doc2unix命令转换就好，遇到权限问题使用chmod命令就好，其它可能遇到的细节问题自己耐心多多摸索，问题都不大。

七　　Unity项目动态库配置简要说明

　　1、输出目录结构

　　　　由于我们公司全部在window下开发，所以没有编译linux下的动态库，如果你们需要，将在x86、x86_64目录下存在libkcp.so文件。同样，window phone平台也没实测。

　　2、window平台

　　　　x86、x86_64下的.dll文件：

　　3、Mac平台

　　　　kcp.bundle，配置时选择osx系统，任意cpu

　　4、linux平台

　　　　x86、x86_64下的.so文件，相应配置

　　5、andorid平台

　　　　Android子目录下的.so文件，选择Android Platform，cpu架构做对应勾选，很简单，不再截图

　　6、iOS平台

　　　　选择iOS Platform

八　　动态库项目使用

　　编写对应kcp.cs文件，声明外部函数，脚本如下：

 namespace KCP
 {
     using System;
     using System.Runtime.InteropServices;

     public class kcp
     {
 #if UNITY_IPHONE && !UNITY_EDITOR
         const string KcpDLL = "__Internal";
 #else
         const string KcpDLL = "kcp";
 #endif

         [DllImport(KcpDLL, CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
         public static extern uint ikcp_check(IntPtr kcp, uint current);、
         //其它接口省略
     }
 }

　　1）函数调用约定指明为cdecl

　　2）所有接口以静态外部函数导出

　　3）DllIport在iOS上和其它平台导出使用的参数不一样

　　4）在构建你自己的动态库时依葫芦画瓢就好，没啥太多要说的

九　　kcp_build完整构建工程

　　github地址：https://github.com/smilehao/kcp_bulild