从 Java 调用 c 函数答案

【问题标题】：Call c function from Java从 Java 调用 c 函数
【发布时间】：2011-05-11 11:11:29
【问题描述】：

如何从 Java 调用 c 函数。似乎 c 是基于编译器的。

我想在 Windows 中从 Java 调用 C 函数，并且 GCC 函数也来自 Java。

有参考吗？

【问题讨论】：

你可能想看看JNI(Java Native Interface)。
2011 年 5 月 11 日 11:11 提问 :-)

标签： java c

【解决方案1】：

看看Java Native Interface: Getting Started。

2.1 概述

[...] 编写一个调用 C 函数进行打印的简单 Java 应用程序 “你好世界！”。该过程包括以下步骤：

创建一个声明本机方法的类 (HelloWorld.java)。采用 javac编译HelloWorld源文件，生成类文件 HelloWorld.class。 javac 编译器随 JDK 或 Java 提供 2 个 SDK 版本。使用javah -jni生成C头文件 (HelloWorld.h) 包含本机方法的函数原型执行。 javah 工具随 JDK 或 Java 2 SDK 一起提供发布。编写原生的C实现（HelloWorld.c）方法。将 C 实现编译为本机库，创建 Hello-World.dll 或 libHello-World.so。使用 C 编译器和链接器在宿主环境中可用。运行 HelloWorld 程序，使用 java运行时解释器。两个类文件 (HelloWorld.class) 并加载本机库（HelloWorld.dll 或 libHelloWorld.so）在运行时。本章的其余部分解释了这些步骤详细。

2.2 声明本机方法

您首先在 Java 编程中编写以下程序语言。该程序定义了一个名为 HelloWorld 的类，其中包含一个本机方法，打印。
class HelloWorld {
    private native void print();

    public static void main(String[] args) {
        new HelloWorld().print();
    }

    static {
        System.loadLibrary("HelloWorld");
    }
}
HelloWorld 类定义以 print 本机方法的声明开始。接下来是一个主要方法实例化 Hello-World 类并调用 print 本机方法对于这个例子。类定义的最后一部分是静态的加载包含打印本机方法的实现。

native 方法的声明有两个区别比如 print 和 Java 中常规方法的声明编程语言。本机方法声明必须包含本机修饰符。 native修饰符表示这个方法是用另一种语言实现。此外，本机方法声明以分号结尾，即语句终止符，因为类中没有本地方法的实现本身。我们将在单独的 C 文件中实现 print 方法。

在调用本地方法 print 之前，本地库必须加载工具打印。在这种情况下，我们加载原生 HelloWorld 类的静态初始化程序中的库。爪哇虚拟机在之前自动运行静态初始化程序调用HelloWorld 类中的任何方法，从而确保在调用 print 本机方法之前加载本机库。

我们定义了一个能够运行HelloWorld 类的main 方法。 Hello-World.main 调用本机方法 print 的方式与它会调用一个常规方法。

System.loadLibrary 采用库名称，定位一个本地库对应于该名称，并将本机库加载到应用。我们将在后面讨论确切的加载过程书。现在只需记住，为了 System.loadLibrary("HelloWorld") 要成功，我们需要创建一个本机库在 Win32 上称为 HelloWorld.dll，或在 Win32 上称为 libHelloWorld.so 索拉里斯。

2.3 编译HelloWorld类

定义 HelloWorld 类后，将源代码保存在名为 HelloWorld.java 的文件。然后使用编译源文件 JDK 或 Java 2 SDK 版本附带的 javac 编译器：
 javac HelloWorld.java
这个命令会生成一个HelloWorld.class 当前目录下的文件。

2.4 创建原生方法头文件

接下来我们将使用javah工具生成JNI风格的头文件这在用 C 实现本机方法时很有用。您可以运行 javah 上的Hello-World 类如下：
  javah -jni HelloWorld
头文件的名字就是类名在其末尾附加“.h”。上面显示的命令生成一个名为HelloWorld.h 的文件。我们不会列出生成的完整的头文件在这里。最重要的部分头文件是Java_HelloWorld_print的函数原型，它是实现 HelloWorld.print 方法的 C 函数：
 JNIEXPORT void JNICALL   Java_HelloWorld_print (JNIEnv *, jobject);
暂时忽略JNIEXPORT 和JNICALL 宏。你可能已经注意到本机方法的 C 实现接受两个参数即使本机方法的相应声明接受没有论据。每个本机方法的第一个参数实现是一个JNIEnv 接口指针。第二个参数是引用 HelloWorld 对象本身（有点像“this” C++ 中的指针）。我们将讨论如何使用JNIEnv 接口指针和本书后面的jobject 参数，但这个简单示例忽略这两个参数。

2.5 编写本机方法实现

javah 生成的 JNI 风格的头文件帮助你编写 C 或本机方法的 C++ 实现。你写的函数必须遵循生成的头文件中指定的 -prototype。你可以在C文件HelloWorld.c中实现Hello-World.print方法为如下：
#include <jni.h>
#include <stdio.h>
#include "HelloWorld.h"   

JNIEXPORT void JNICALL   Java_HelloWorld_print(JNIEnv *env, jobject obj)  {
     printf("Hello World!\n");
     return;
}
这个本地方法的实现很简单。它使用 printf 函数显示字符串“Hello World！”然后返回。如前所述，JNIEnv 指针和对对象的引用这两个参数都被忽略了。

C程序包括三个头文件：

jni.h -- 这个头文件提供了本地代码需要的信息调用 JNI 函数。编写本机方法时，您必须始终将此文件包含在您的 C 或 C++ 源文件中。 stdio.h -- 代码上面的 sn-p 还包括stdio.h，因为它使用了printf 功能。 HelloWorld.h -- 您使用生成的头文件 javah。它包括Java_HelloWorld_print 的 C/C++ 原型功能。 2.6 编译C源码并创建Native库

请记住，当您在 HelloWorld.java 文件，您包含了一行代码，该代码加载了本机库进入程序：
 System.loadLibrary("HelloWorld");   
现在所有必要的 C 代码写好了，需要编译Hello-World.c，构建这个native 图书馆。

不同的操作系统支持不同的方式构建原生图书馆。在 Solaris 上，以下命令构建一个共享库调用 libHello-World.so：
 cc -G -I/java/include -I/java/include/solaris HelloWorld.c -o libHelloWorld.so
-G 选项指示 C 编译器生成共享库而不是常规 Solaris 可执行文件。由于本书页宽的限制，我们将命令行分成两行。你需要输入命令在一行中，或将命令放在脚本文件中。在Win32 上，以下命令构建动态链接库 (DLL) HelloWorld.dll 使用 Microsoft Visual C++ 编译器：
 cl -Ic:\java\include -Ic:\java\include\win32 -MD -LD HelloWorld.c -FeHelloWorld.dll 
-MD 选项确保HelloWorld.dll 与Win32 多线程C 库链接。 -LD 选项指示 C 编译器生成 DLL 而不是常规 Win32 可执行文件。当然，在 Solaris 和 Win32 上，你需要放入反映您自己设置的包含路径机器。

2.7 运行程序

此时，您已经准备好运行程序的两个组件。类文件 (HelloWorld.class) 调用本地方法，并且本机库 (Hello-World.dll) 实现本机方法。

因为HelloWorld类包含了自己的main方法，所以可以运行 Solaris或Win32上的程序如下：
 java HelloWorld
您应该会看到以下输出：
   Hello World! 
设置原生库路径很重要正确地让您的程序运行。本机库路径是一个列表 Java 虚拟机在加载时搜索的目录本机库。如果您没有设置本机库路径正确，然后您会看到类似于以下内容的错误：
 java.lang.UnsatisfiedLinkError: no HelloWorld in library path
         at java.lang.Runtime.loadLibrary(Runtime.java)
         at java.lang.System.loadLibrary(System.java)
         at HelloWorld.main(HelloWorld.java) 
确保本机库位于本机库路径中的目录之一中。如果您在 Solaris 系统上运行，LD_LIBRARY_PATH 环境变量用于定义本机库路径。制作确保它包含包含 libHelloWorld.so 文件。如果libHelloWorld.so 文件在当前目录下，可以在标准中发出以下两条命令 shell (sh) 或 KornShell (ksh) 设置LD_LIBRARY_PATH 环境变量正确：
 LD_LIBRARY_PATH=.
 export LD_LIBRARY_PATH
中的等效命令 C shell（csh 或 tcsh）如下：
 setenv LD_LIBRARY_PATH .
如果您在 Windows 95 或 Windows NT 机器，确保HelloWorld.dll 在当前目录，或在 PATH 环境中列出的目录中变量。

在 Java 2 SDK 1.2 版本中，您还可以指定原生库 java命令行中的路径作为系统属性如下：
 java -Djava.library.path=. HelloWorld
“-D”命令行选项设置 Java 平台系统属性。设置java.library.path "." 的属性指示 Java 虚拟机搜索当前目录中的本地库。

【讨论】：

Mac 用户可以忽略 solaris 命令。这个博客帮助我完成了这个答案帮助开始的事情：nerdposts.blogspot.com/2010/10/jni-mac-os-x-simple-sample.html
人们在阅读本文并沮丧为什么 javah 无法正常工作并告诉你 Error: Could not find class file for 'YourFileName.class'. stackoverflow.com/questions/19137201/… 时也会派上用场
对于 Java >= 9 javah 已弃用，因此请使用 javac -h . HelloWorld.java。到处都回答了这个问题，但我只是为了 tl;dr. 在这里添加它。

【解决方案2】：

简单来说，只要确保你加载了包含函数定义的相关库，加载遵循 JNI 规范的库并从第一个库中包装目标函数，从你的 Java 类中公开本地方法，你应该是很好。

我建议不要使用原始 JNI，因为它包含大量样板代码，如果你开始包装一个 big C 库，你最终会自责。无论如何，在开始时请随意涉足 JNI，但在实际工作中使用 JNA 之类的东西。

【讨论】：

JNA 和 JNI 一样快吗？

【解决方案3】：

您的选择包括：

Java 原生接口
见：https://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Interface

引用：

JNI 使程序员能够编写本地方法来处理无法完全用 Java 编程语言编写应用程序的情况，例如当标准 Java 类库不支持特定于平台的功能或程序库时

Java 原生访问

见：https://en.wikipedia.org/wiki/Java_Native_Access

引用：

Java Native Access 是一个社区开发的库，它使 Java 程序无需使用 Java Native 接口即可轻松访问本机共享库。

JNR-FFI

见：https://github.com/jnr/jnr-ffi

引用：

jnr-ffi 是一个 java 库，用于加载原生库，无需手动编写 JNI 代码，也无需使用 SWIG 等工具。

【讨论】：

那么 JNR diff JNA 是什么？

【解决方案4】：

在“exotic”类别中，请参阅 NestedVM，它将 C 编译为 Mips，并运行 Mips JVM 中的虚拟机。

http://nestedvm.ibex.org/

【讨论】：

【解决方案5】：

结帐 JNAerator。 https://code.google.com/p/jnaerator/

您需要提供源代码和预处理器定义等。

【讨论】：

【解决方案6】：

如果您使用的是 Windows 和 MinGW gcc，如果您在 lib 中遇到特定方法的 UnsatisfiedLinkError，则可能需要额外的标志：

gcc -D_JNI_IMPLEMENTATION_ -Wl,--kill-at -I"%JAVA_HOME%"\include -I"%JAVA_HOME%"\include\win32 BestCode.c -shared -o BestCode.dll

【讨论】：

【解决方案7】：

@Jonas 给出了一个非常详尽的答案，但我认为它也非常值得检查这个网站，你会在那里得到所有重要的答案：

http://www.ntu.edu.sg/home/ehchua/programming/java/javanativeinterface.html

它解释了如何使用 JNI 调用程序：

对于语言 C 和 C++ 或两者的混合
没有任何参数、原语、字符串或原语数组的 JNI
访问对象变量、回调实例方法等等。

【讨论】：

网页已关闭，新链接为personal.ntu.edu.sg/ehchua/programming/java/…

【解决方案8】：

我找到了解决这个问题的方法。您需要确保使用 64 位 c++ 编译器编译代码，以调用在 64 位 JRE 上运行的 java 函数。除此之外，我们还需要将创建的dll文件的路径保存在“环境变量”下的“路径”中。

【讨论】：

【解决方案9】：

首先通过在属性java.library.path设置路径来确保在类路径中加载您的本机库或.dll文件

然后使用System.loadLibrary()

Do not use .dll extension at the end.

【讨论】：

【解决方案10】：

用于制作 64 位兼容的 dll 从下面的语句中删除“-MD”选项

cl -Ic:\java\include -Ic:\java\include\win32 -MD -LD HelloWorld.c -FeHelloWorld.dll

【讨论】：