Android NDK 開發入門：C 語言基礎到 JNI 實戰完整指南（上）

前言

Android NDK 允許將 C/C++ 程式碼編譯為原生共享庫（.so），透過 JNI (Java Native Interface) 供 Java/Kotlin 呼叫。適用於：效能關鍵路徑、既有 C/C++ 庫移植、跨平台核心邏輯共用、繞過 Java 層限制。本文為兩部分系列的第一部分，涵蓋 C 基礎語法、資料類型、指標、記憶體管理、編譯流程。

C 語言基礎語法速覽

Hello World

#include 
#include 

int main(void) {
    printf("Hello, NDK World!\n");
    system("pause"); // Windows 專用，Linux/Android 不需要
    return 0;
}

基本資料類型與大小

關鍵差異：Java char 2 bytes (UTF-16)，C char 1 byte；Java 無 unsigned，C 有 unsigned int 等；C 無 boolean，非 0 為真。

輸入輸出

int a; scanf("%d", &a);           // 掃描整數
char buf[100]; fgets(buf, sizeof(buf), stdin); // 讀整行
printf("a=%d, buf=%s", a, buf);

指標深度解析

核心概念

• 指標 = 記憶體地址（編號）。
• &var 取變數地址；*ptr 解引用（存取地址指向的值）。
• int *p = &a;：p 儲存 a 的地址，*p 等價於 a。

指標運算

僅對連續記憶體（陣列）有意義：

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *p = arr;        // 指向首元素
printf("%d\n", *(p+2)); // 3，等價 arr[2]
printf("%td\n", (p+2) - p); // 2，元素個數差

指標減法結果為元素個數差，非位元組差。

多層指標

int a = 10;
int *p = &a;
int **pp = &p;
int ***ppp = &pp;
printf("%d\n", ***ppp); // 10

函數指標

int add(int x, int y) { return x+y; }
int (*fp)(int, int) = add;
printf("%d\n", fp(3,5)); // 8

記憶體管理：堆 vs 棧

動態記憶體 API

#include 

int *p = malloc(10 * sizeof(int));      // 分配
int *p2 = calloc(10, sizeof(int));      // 分配並歸零
p = realloc(p, 20 * sizeof(int));       // 擴容/縮容，內容保留
free(p); p = NULL;                      // 釋放並防懸空指標

跨函數傳回動態記憶體

void alloc_array(int **out, int n) {
    *out = malloc(n * sizeof(int));
}
int main() {
    int *arr;
    alloc_array(&arr, 10); // 傳指標的指標
    free(arr);
}

結構體、聯合體、列舉、typedef

struct Student { char sex; int age; float score; int id; };
union Data { long l; int i; char c; }; // 共用記憶體，長度取最大成員
enum WeekDay { Mon, Tue, Wed, Thu, Fri, Sat, Sun };
typedef unsigned int uint32; // 類型別名

編譯流程與交叉編譯

# 本地編譯
gcc hello.c -o hello

# Android NDK 交叉編譯 (arm64-v8a)
$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/linux-x86_64/bin/aarch64-linux-android21-clang \
    hello.c -o hello_arm64

# 編譯為共享庫
$NDK/.../clang -shared -fPIC hello.c -o libhello.so

關鍵概念：.c → .o (編譯) → .so/.exe (鏈接)。交叉編譯在宿主機（x86_64）產出目標架構（arm64/mips）可執行碼，需工具鏈提供目標系統的 libc、kernel headers、鏈接器。

下一部分預告

下集將實戰演示：

1. 建立 Android Studio 專案並配置 CMakeLists.txt / Android.mk。
2. 編寫 JNI 函數對應 Java native 方法。
3. 傳遞基本類型、字串、陣列、物件。
4. C++ 異常轉 Java 異常、本地崩潰定位、logcat 除錯。
5. 常見錯誤：UnsatisfiedLinkError、簽名不匹配、記憶體洩漏、ANR。