16.3 Kotlin Native 编译器 konan 简介

本小节我们简单介绍一下Kotlin Native 编译器的相关内容（主要以 Mac OS 平台示例）。

bin目录

bin目录下面是执行命令行

  1. cinterop       klib           konanc         kotlinc        kotlinc-native  run_konan

run_konan 是真正的入口 shell，它的执行逻辑是

  1. TOOL_NAME="$1"
  2. shift
  4. if [ -z "$JAVACMD" -a -n "$JAVA_HOME" -a -x "$JAVA_HOME/bin/java" ]; then
  5.     JAVACMD="$JAVA_HOME/bin/java"
  6. else
  7.     JAVACMD=java
  8. fi
  9. [ -n "$JAVACMD" ] || JAVACMD=java
  10. ...
  11. java_opts=(-ea \
  12.             -Xmx3G \
  13.             "-Djava.library.path=${NATIVE_LIB}" \
  14.             "-Dkonan.home=${KONAN_HOME}" \
  15.            -Dfile.encoding=UTF-8)
  17. KONAN_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/backend.native.jar"
  18. KOTLIN_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/kotlin-compiler.jar"
  19. STUB_GENERATOR_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/StubGenerator.jar"
  20. INTEROP_INDEXER_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/Indexer.jar"
  21. INTEROP_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/Runtime.jar"
  22. HELPERS_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/helpers.jar"
  23. KLIB_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/klib.jar"
  24. UTILITIES_JAR="${KONAN_HOME}/konan/lib/utilities.jar"
  25. KONAN_CLASSPATH="$KOTLIN_JAR:$INTEROP_JAR:$STUB_GENERATOR_JAR:$INTEROP_INDEXER_JAR:$KONAN_JAR:$HELPERS_JAR:$KLIB_JAR:$UTILITIES_JAR"
  26. TOOL_CLASS=org.jetbrains.kotlin.cli.utilities.MainKt
  28. LIBCLANG_DISABLE_CRASH_RECOVERY=1 \
  29. $TIMECMD "$JAVACMD" "${java_opts[@]}" "${java_args[@]}" -cp "$KONAN_CLASSPATH" "$TOOL_CLASS" "$TOOL_NAME" "${konan_args[@]}"

我们可以看出，Kotlin Native 编译器 konan 的运行环境还是在 JVM 上，但是它生成的机器码的可执行程序是直接运行在对应的平台系统上（直接编译成机器语言）。

konan目录

konan目录是 Kotlin Native 编译器的核心实现部分。目录结构如下：

  1. kotlin-native-macos-0.3$ tree konan
  2. konan/
  3. ├── konan.properties
  4. ├── lib
  5. │   ├── Indexer.jar
  6. │   ├── Runtime.jar
  7. │   ├── StubGenerator.jar
  8. │   ├── backend.native.jar
  9. │   ├── callbacks
  10. │   │   └── shared
  11. │   │       └── libcallbacks.dylib
  12. │   ├── clangstubs
  13. │   │   └── shared
  14. │   │       └── libclangstubs.dylib
  15. │   ├── helpers.jar
  16. │   ├── klib.jar
  17. │   ├── kotlin-compiler.jar
  18. │   ├── protobuf-java-2.6.1.jar
  19. │   └── utilities.jar
  20. └── nativelib
  21.     ├── libcallbacks.dylib
  22.     ├── libclangstubs.dylib
  23.     ├── libllvmstubs.dylib
  24.     └── liborgjetbrainskotlinbackendkonanhashstubs.dylib
  26. 6 directories, 16 files

我们可以看到在 run_konan 命令行 shell 中依赖了上面的这些 jar 包。上面的目录文件是 Mac OS 平台上的。

对应的 Linux 平台上的konan目录文件如下

  1. kotlin-native-linux-0.3$ tree konan
  2. konan
  3. ├── konan.properties
  4. ├── lib
  5. │   ├── Indexer.jar
  6. │   ├── Runtime.jar
  7. │   ├── StubGenerator.jar
  8. │   ├── backend.native.jar
  9. │   ├── callbacks
  10. │   │   └── shared
  11. │   │       └── libcallbacks.so
  12. │   ├── clangstubs
  13. │   │   └── shared
  14. │   │       └── libclangstubs.so
  15. │   ├── helpers.jar
  16. │   ├── klib.jar
  17. │   ├── kotlin-compiler.jar
  18. │   ├── protobuf-java-2.6.1.jar
  19. │   └── utilities.jar
  20. └── nativelib
  21.     ├── libcallbacks.so
  22.     ├── libclangstubs.so
  23.     ├── libllvmstubs.so
  24.     └── liborgjetbrainskotlinbackendkonanhashstubs.so
  26. 6 directories, 16 files

Windows 平台上的 konan 目录文件如下

  1. kotlin-native-windows-0.3$ tree konan
  2. konan
  3. ├── konan.properties
  4. ├── lib
  5. │   ├── Indexer.jar
  6. │   ├── Runtime.jar
  7. │   ├── StubGenerator.jar
  8. │   ├── backend.native.jar
  9. │   ├── callbacks
  10. │   │   └── shared
  11. │   │       └── callbacks.dll
  12. │   ├── clangstubs
  13. │   │   └── shared
  14. │   │       └── clangstubs.dll
  15. │   ├── helpers.jar
  16. │   ├── klib.jar
  17. │   ├── kotlin-compiler.jar
  18. │   ├── protobuf-java-2.6.1.jar
  19. │   └── utilities.jar
  20. └── nativelib
  21.     ├── callbacks.dll
  22.     ├── clangstubs.dll
  23.     ├── llvmstubs.dll
  24.     └── orgjetbrainskotlinbackendkonanhashstubs.dll
  26. 6 directories, 16 files

klib 目录

klib 目录下是 Kotlin 的标准库的关联元数据文件以及 Kotlin Native 针对各个目标平台的 bc 文件

  1. kotlin-native-macos-0.3$ tree klib
  2. klib/
  3. └── stdlib
  4.     ├── linkdata
  5.     │   ├── module
  6.     │   ├── package_konan
  7.     │   ├── package_konan.internal
  8.     │   ├── package_kotlin
  9.     │   ├── package_kotlin.annotation
  10.     │   ├── package_kotlin.collections
  11.     │   ├── package_kotlin.comparisons
  12.     │   ├── package_kotlin.coroutines
  13.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental
  14.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental.intrinsics
  15.     │   ├── package_kotlin.experimental
  16.     │   ├── package_kotlin.internal
  17.     │   ├── package_kotlin.io
  18.     │   ├── package_kotlin.properties
  19.     │   ├── package_kotlin.ranges
  20.     │   ├── package_kotlin.reflect
  21.     │   ├── package_kotlin.sequences
  22.     │   ├── package_kotlin.text
  23.     │   ├── package_kotlin.text.regex
  24.     │   ├── package_kotlin.util
  25.     │   ├── package_kotlinx
  26.     │   ├── package_kotlinx.cinterop
  27.     │   └── root_package
  28.     ├── manifest
  29.     ├── resources
  30.     └── targets
  31.         ├── android_arm32
  32.         │   ├── kotlin
  33.         │   │   └── program.kt.bc
  34.         │   └── native
  35.         │       ├── launcher.bc
  36.         │       ├── runtime.bc
  37.         │       └── start.bc
  38.         ├── android_arm64
  39.         │   ├── kotlin
  40.         │   │   └── program.kt.bc
  41.         │   └── native
  42.         │       ├── launcher.bc
  43.         │       ├── runtime.bc
  44.         │       └── start.bc
  45.         ├── iphone
  46.         │   ├── kotlin
  47.         │   │   └── program.kt.bc
  48.         │   └── native
  49.         │       ├── launcher.bc
  50.         │       ├── runtime.bc
  51.         │       ├── start.bc
  52.         │       ├── start.kt.bc
  53.         │       └── stdlib.kt.bc
  54.         └── macbook
  55.             ├── kotlin
  56.             │   └── program.kt.bc
  57.             └── native
  58.                 ├── launcher.bc
  59.                 ├── runtime.bc
  60.                 └── start.bc
  62. 16 directories, 42 files

上面的目录是 kotlin-native-macos-0.3 平台的版本。我们可以看出，在Mac OS上，我们可以使用 Kotlin Native 编译android_arm32、android_arm64、iphone、macbook等目标平台的机器码可执行的程序。

另外，对应的 Linux 平台的目录文件如下

  1. kotlin-native-linux-0.3$ tree klib
  2. klib/
  3. └── stdlib
  4.     ├── linkdata
  5.     │   ├── module
  6.     │   ├── package_konan
  7.     │   ├── package_konan.internal
  8.     │   ├── package_kotlin
  9.     │   ├── package_kotlin.annotation
  10.     │   ├── package_kotlin.collections
  11.     │   ├── package_kotlin.comparisons
  12.     │   ├── package_kotlin.coroutines
  13.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental
  14.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental.intrinsics
  15.     │   ├── package_kotlin.experimental
  16.     │   ├── package_kotlin.internal
  17.     │   ├── package_kotlin.io
  18.     │   ├── package_kotlin.properties
  19.     │   ├── package_kotlin.ranges
  20.     │   ├── package_kotlin.reflect
  21.     │   ├── package_kotlin.sequences
  22.     │   ├── package_kotlin.text
  23.     │   ├── package_kotlin.text.regex
  24.     │   ├── package_kotlin.util
  25.     │   ├── package_kotlinx
  26.     │   ├── package_kotlinx.cinterop
  27.     │   └── root_package
  28.     ├── manifest
  29.     ├── resources
  30.     └── targets
  31.         ├── android_arm32
  32.         │   ├── kotlin
  33.         │   │   └── program.kt.bc
  34.         │   └── native
  35.         │       ├── launcher.bc
  36.         │       ├── runtime.bc
  37.         │       └── start.bc
  38.         ├── android_arm64
  39.         │   ├── kotlin
  40.         │   │   └── program.kt.bc
  41.         │   └── native
  42.         │       ├── launcher.bc
  43.         │       ├── runtime.bc
  44.         │       └── start.bc
  45.         ├── linux
  46.         │   ├── kotlin
  47.         │   │   └── program.kt.bc
  48.         │   └── native
  49.         │       ├── launcher.bc
  50.         │       ├── runtime.bc
  51.         │       └── start.bc
  52.         └── raspberrypi
  53.             ├── kotlin
  54.             │   └── program.kt.bc
  55.             └── native
  56.                 ├── launcher.bc
  57.                 ├── runtime.bc
  58.                 ├── start.bc
  59.                 ├── start.kt.bc
  60.                 └── stdlib.kt.bc
  62. 16 directories, 42 files

也就是说我们可以在 Linux 平台上编译android_arm32、android_arm64、linux、raspberrypi等平台上的目标程序。

对应Windows 平台的如下

  1. kotlin-native-windows-0.3$ tree klib
  2. klib/
  3. └── stdlib
  4.     ├── linkdata
  5.     │   ├── module
  6.     │   ├── package_konan
  7.     │   ├── package_konan.internal
  8.     │   ├── package_kotlin
  9.     │   ├── package_kotlin.annotation
  10.     │   ├── package_kotlin.collections
  11.     │   ├── package_kotlin.comparisons
  12.     │   ├── package_kotlin.coroutines
  13.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental
  14.     │   ├── package_kotlin.coroutines.experimental.intrinsics
  15.     │   ├── package_kotlin.experimental
  16.     │   ├── package_kotlin.internal
  17.     │   ├── package_kotlin.io
  18.     │   ├── package_kotlin.properties
  19.     │   ├── package_kotlin.ranges
  20.     │   ├── package_kotlin.reflect
  21.     │   ├── package_kotlin.sequences
  22.     │   ├── package_kotlin.text
  23.     │   ├── package_kotlin.text.regex
  24.     │   ├── package_kotlin.util
  25.     │   ├── package_kotlinx
  26.     │   ├── package_kotlinx.cinterop
  27.     │   └── root_package
  28.     ├── manifest
  29.     ├── mingw
  30.     │   ├── kotlin
  31.     │   │   └── program.kt.bc
  32.     │   └── native
  33.     │       ├── launcher.bc
  34.     │       ├── runtime.bc
  35.     │       └── start.bc
  36.     ├── resources
  37.     └── targets
  38.         └── mingw
  39.             ├── kotlin
  40.             │   └── program.kt.bc
  41.             └── native
  42.                 ├── launcher.bc
  43.                 ├── runtime.bc
  44.                 └── start.bc
  46. 10 directories, 32 files

在 Windows 平台中，Kotlin Native 使用的是 mingw 库来实现的。目前，在 V0.3预发布版本，我们在 Windows 平台上可以体验的东西比较少，像 Android，iOS，Raspberrypi都还不支持。

提示：MinGW，是Minimalist GNUfor Windows的缩写。它是一个可自由使用和自由发布的Windows特定头文件和使用GNU工具集导入库的集合，允许你在GNU/Linux和Windows平台生成本地的Windows程序而不需要第三方C运行时（C Runtime）库。MinGW 是一组包含文件和端口库，其功能是允许控制台模式的程序使用微软的标准C运行时（C Runtime）库（MSVCRT.DLL）,该库在所有的 NT OS 上有效，在所有的 Windows 95发行版以上的 Windows OS 有效，使用基本运行时，你可以使用 GCC 写控制台模式的符合美国标准化组织（ANSI）程序，可以使用微软提供的 C 运行时（C Runtime）扩展，与基本运行时相结合，就可以有充分的权利既使用 CRT（C Runtime）又使用 WindowsAPI功能。

samples目录

samples目录下面是官方给出的一些实例。关于这些实例的文档介绍以及源码工程是： https://github.com/JetBrains/kotlin-native/tree/master/samples 。想更加深入了解学习的同学可以参考。