本記事では，既存のAndroidプロジェクト（プログラム）にC/C++で書かれた処理コードを組み込み，JavaコードからあるデータをC/C++コードに渡して処理させ，処理結果をJavaコードで受け取ってViewに表示する方法についてまとめる．また，本記事ではndk-build（Application.mkやAndroid.mkを用いるもの）ではなくCMakeを用いたC/C++コードのビルド方法について説明する．説明に用いるサンプルプロジェクトはGitHubのSampleAndroidCppAppで公開しているので，あわせて参考にしてほしい．

Android NDK環境の導入

まずはAndroidプロジェクトでC++コードを動かすためにAndroid NDK環境をインストールする．インストールにはAndroid SDKを用いるので，以下の画像で示すアイコンをクリックしてAndroid SDK Managerを起動する．

起動したら，SDK Toolsタブを選択し，C/C++ソースファイルのビルドに用いるCMakeとC/C++コードをデバッグするためのLLDB，NDKにチェックマークを入れて右下のApplyをクリックする．

インストールできたら，次にProject Structureを起動する．

起動したらSDK Locationの最下部にあるAndroid NDK locationの下部にあるSelect default NDKを選択してAndroid NDKのパスをプロジェクトに設定する．

設定できたら，次にC++ソースファイル等を配置するcppディレクトリの作成と，C++ソースファイル，CMakeでのC/C++ソースファイルのビルドに用いるCMakeLists.txtファイルの作成を行う．

C++ソースファイルとCMakeLists.txtの追加

まずはcppディレクトリを作成する．プロジェクトツリーが表示されているペインで初期状態でAndroidと表示されている部分をクリックし，Projectに変更する¹．変更できたら，app/src/main/で右クリックし，New->Directoryを選んでcppで作成する．

作成できたら，このcppディレクトリを右クリックし，New->C/C++ Source Fileを選んでC++のソースファイルを作成する．

今回の例では，以下のようなコードを用意した．

app/src/main/cpp/calculate.hpp

#ifndef SAMPLEANDROIDCPPAPP_CALCULATE_HPP
#define SAMPLEANDROIDCPPAPP_CALCULATE_HPP

class Calculate {
public:
  Calculate();
  int calc(int initial_value);

private:
  static const int LOOP = 1000000;
};

#endif //SAMPLEANDROIDCPPAPP_CALCULATE_HPP

app/src/main/cpp/calculate.cpp

#include "calculate.hpp"
#include <android/log.h>

Calculate::Calculate() {}

int Calculate::calc(int initial_value) {
  __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "calculate", "method calc called, initial_value: %d", initial_value);
  int result_value = initial_value;

  for (int i = 0; i < LOOP; ++i) {
    ++result_value;
  }

  return result_value;
}

app/src/main/cpp/jni_main.cpp

#include "calculate.hpp"

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include <jni.h>

JNIEXPORT jint JNICALL Java_net_trileg_sampleandroidcppapp_MainActivity_calc(JNIEnv *env, jobject thiz, jint _initial_value) {
  Calculate calculate;

  int initial_value = _initial_value;
  int result = calculate.calc(initial_value);

  jint _result = result;
  return _result;
}

#ifdef __cplusplus
}
#endif

calculate.cppにはandroid/log.hもインクルードしている．これは後述するCMakeLists.txtにおいて追加するlogライブラリを用いるためのもので，このライブラリを用いたlogcatへのログの出力はソースコード中の以下のコードで行っている．

__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, "calculate", "method calc called, initial_value: %d", initial_value);

jni_main.cppはJavaコードとC/C++コードとの橋渡しを行うためのソースファイルである．JNI（Java Native Interface）という仕様に沿って記述する．JNI以外にもJNA（Java Native Access）やSWIG（Simplified Wrapper and Interface Generator）といった仕様がある．上記コードを見てもらえれば何となく雰囲気はつかめるかと思うが，Javaから呼び出す関数名は，JNIEXPORT JNI型 JNICALL Java_パッケージ名（.は_に）_クラス名_メソッド名という風に命名しなければならない²．

作成できたら，これらソースファイルをビルドするためのCMakeLists.txtファイルを作成する．

今回の例では，以下のような内容で作成した．

app/src/main/cpp/CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 3.6)

find_library ( log-lib log )

add_library ( calculate SHARED calculate.cpp jni_main.cpp )
target_link_libraries ( calculate ${log-lib} )

この例では，C/C++コード内からAndroid Monitorのlogcatにログを出力できるように，Android NDKに標準で用意されているlogライブラリを追加している³．

CMakeLists.txtを作成できたら，GradleからこのCMakeLists.txtを用いてビルドするようにリンク設定を行う．appディレクトリを右クリックし，Link C++ Project with Gradeを選ぶ．表示されるダイアログから先ほど作成したCMakeLists.txtまでのパスをファイルダイアログから選択して入力し，設定を行う．

この設定により，app/直下のbuild.gradleにおいて，androidで括られた内部に以下のコードが追加されているはずだ．

externalNativeBuild {
  cmake {
    path 'src/main/cpp/CMakeLists.txt'
  }
}

さらに，C++11と最適化オプションを使うためのフラグ設定と，STLを用いるための設定を行う．同じくapp/直下のbuild.gradleにおいて，androidの中のさらにdefaultConfigの中に，以下のコードを追加する⁴．

externalNativeBuild {
  cmake {
    cppFlags "-std=c++11 -Ofast"
    arguments "-DANDROID_STL=c++_static"
  }
}

設定できたら，次はJava側からC++コードを利用するコードを記述する．

C++コードをJavaから利用するためのコードの追加

今回の例では，簡単に以下のような画面構成のアプリを用意した．

画面下部にあるCALCULATEボタンを押すことでjni_main.cppを通じてcalculate.cppのメソッドを呼び出し，計算結果を上部のResultに反映するというものだ．

この画面に対応するJavaコードは以下のように実装した．

package net.trileg.sampleandroidcppapp;

import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.TextView;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    static {
        System.loadLibrary("calculate");
    }

    public native int calc(int initial_value);
    
    int initial_value = 3;
    int result_value = 0;
    
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        
        final TextView resultText = (TextView) findViewById(R.id.resultText);
        final Button calculateButton = (Button) findViewById(R.id.calculateButton);
        
        calculateButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                result_value = calc(initial_value);
                resultText.setText(String.valueOf(result_value));
            }
        });
    }
}

この中でミソなのが以下のコードである．

static {
    System.loadLibrary("calculate");
}

public native int calc(int initial_value);

まず，System.loadLibrary("calculate");でCMakeLists.txtをもとにC++ソースファイルをビルドして得た共有ライブラリを読み込むのだが，この引数にはCMakeLists.txtのtarget_link_librariesの一つ目の引数で設定した名称（今回の例ではcalculate）を渡す（生成されるライブラリ名はlibcalculate.soという風になるが，libと.soを省いたものとなる）．

次に，JNIのコードであるjni_main.cppに書いたメソッドに対応するネイティブメソッドを宣言する．これはJNIで指定したクラス直下であれば，コードの先頭でも末尾でも問題ない．

ここまででC++コードを呼び出す準備が整ったことになる．Javaコード内で通常のメソッドと同様にネイティブメソッドを呼び出せば，JNIを通じてC++コードで処理が行われ，結果が返ってくる．

参考

• プロジェクトへの C / C++ コードの追加 | Android Studio