# 前言
FFmpeg是一个跨平台的多媒体库，也是目前音视频领域应用最广泛的库。包括libavcodec、libavformat、libavutil、</br>
libavdevice、libavfilter、libswscale、libswresample、libpostproc等模块。其中avcodec用于编解码，</br>
avformat用于解封装，avutil是提供工具类，avdevice用于各平台的设备接入，avfilter提供滤镜操作，</br>
swscale提供图像缩放与像素格式转换，swresample提供音频重采样，postproc提供高级处理。</br>

# 一、准备工作
## 1、下载ffmpeg源码
使用git命令：git clone https://github.com/FFmpeg/FFmpeg.git。

## 2、下载ndk源码
在Android开发者文档可以下载到ndk源码，[ndk下载链接](https://developer.android.com/ndk/downloads)。
根据实际需求选择对应ndk版本，建议下载ndk-r20b稳定版。mac电脑配置ndk系统环境变量步骤如下：
(1)、在命令行输入vim ~/.bash_profile
(2)、输入i进行编辑模式
(3)、编写export NDK_PATH=xxx/xxx/android-ndk-r20b
(4)、按下esc退出编辑模式，输入:wq保存并退出

# 二、编译ffmpeg源码
## 1、分析configure结构
在FFmpeg源码目录有个configure配置脚本，使用./configure --help进行查看，可以看到如下结构的编译选项：</br>

 | Help options:           | Description                 |
 |:------------------------|:----------------------------|
 | --help                  | print this message          |
 | --list-decoders         | show all available decoders |
 | --list-encoders         | show all available encoders |
 | --list-hwaccels         | show all available hardware |
 | --list-demuxers         | show all available demuxers |
 | --list-muxers           | show all available muxers   |
 | --list-parsers          | show all available parsers  |
 | --list-protocols        | show all available protocols|
 | --list-filters          | show all available filters  |

Licensing options:
  --enable-gpl             allow use of GPL code [no]
  --enable-version3        upgrade (L)GPL to version 3 [no]
  --enable-nonfree         allow use of nonfree code [no]

Configuration options:
  --prefix=PREFIX          install in PREFIX [/usr/local]
  --disable-static         do not build static libraries [no]
  --enable-shared          build shared libraries [no]
  --enable-small           optimize for size instead of speed
  --disable-all            disable components, libraries
  --disable-autodetect     disable detected external libraries

Program options:
  --disable-programs       do not build command line programs
  --disable-ffmpeg         disable ffmpeg build
  --disable-ffplay         disable ffplay build
  --disable-ffprobe        disable ffprobe build

Component options:
  --disable-avdevice       disable libavdevice build
  --disable-avcodec        disable libavcodec build
  --disable-avformat       disable libavformat build
  --disable-swresample     disable libswresample build
  --disable-swscale        disable libswscale build
  --disable-postproc       disable libpostproc build
  --disable-avfilter       disable libavfilter build
  --disable-pthreads       disable pthreads
  --disable-network        disable network support [no]

Individual component options:
  --disable-everything     disable all components
  --disable-encoder=NAME   disable encoder NAME
  --enable-encoder=NAME    enable encoder NAME
  --disable-encoders       disable all encoders
  --disable-decoder=NAME   disable decoder NAME
  --enable-decoder=NAME    enable decoder NAME
  --disable-decoders       disable all decoders
  --disable-muxer=NAME     disable muxer NAME
  --enable-muxer=NAME      enable muxer NAME
  --disable-muxers         disable all muxers
  --disable-demuxer=NAME   disable demuxer NAME
  --enable-demuxer=NAME    enable demuxer NAME
  --disable-demuxers       disable all demuxers
  --enable-parser=NAME     enable parser NAME
  --disable-parser=NAME    disable parser NAME
  --disable-parsers        disable all parsers
  --enable-protocol=NAME   enable protocol NAME
  --disable-protocol=NAME  disable protocol NAME
  --disable-protocols      disable all protocols
  --enable-filter=NAME     enable filter NAME
  --disable-filter=NAME    disable filter NAME
  --disable-filters        disable all filters

External library support:
  --disable-avfoundation   disable Apple AVFoundation framework
  --enable-jni             enable JNI support [no]
  --enable-libaom          enable AV1 video codec via libaom [no]
  --enable-libass          enable libass subtitles rendering [no]
  --enable-libdav1d        enable AV1 decoding via libdav1d [no]
  --enable-libfdk-aac      enable AAC de/encoding via libfdk-aac [no]
  --enable-libfontconfig   enable libfontconfig [no]
  --enable-libfreetype     enable libfreetype, needed for drawtext
  --enable-libfribidi      enable libfribidi, improves drawtext filter
  --enable-libmp3lame      enable MP3 encoding via libmp3lame [no]
  --enable-libopencv       enable video filtering via libopencv [no]
  --enable-libopenh264     enable H.264 encoding via OpenH264 [no]
  --enable-libopus         enable Opus de/encoding via libopus [no]
  --enable-librtmp         enable RTMP[E] support via librtmp [no]
  --enable-libshine        enable fixed-point MP3 encoding
  --enable-libsoxr         enable Include libsoxr resampling [no]
  --enable-libspeex        enable Speex de/encoding via libspeex [no]
  --enable-libtensorflow   enable TensorFlow as a DNN module [no]
  --enable-libvorbis       enable Vorbis en/decoding via libvorbis
  --enable-libvpx          enable VP8 and VP9 de/encoding via libvpx
  --enable-libx264         enable H.264 encoding via x264 [no]
  --enable-libx265         enable HEVC encoding via x265 [no]
  --enable-mediacodec      enable Android MediaCodec support [no]
  --enable-opengl          enable OpenGL rendering [no]
  --enable-openssl         enable openssl, needed for https support

Toolchain options:
  --arch=ARCH              select architecture []
  --cpu=CPU                select the minimum required CPU
  --cross-prefix=PREFIX    use PREFIX for compilation tools []
  --enable-cross-compile   assume a cross-compiler is used
  --sysroot=PATH           root of cross-build tree
  --target-os=OS           compiler targets OS []
  --toolchain=NAME         set tool defaults according to name
  --nm=NM                  use nm tool NM [nm -g]
  --ar=AR                  use archive tool AR [ar]
  --as=AS                  use assembler AS []
  --strip=STRIP            use strip tool STRIP [strip]
  --cc=CC                  use C compiler CC [gcc]
  --cxx=CXX                use C compiler CXX [g++]
  --ld=LD                  use linker LD []
  --host-cc=HOSTCC         use host C compiler HOSTCC
  --host-cflags=HCFLAGS    use HCFLAGS when compiling for host
  --host-ld=HOSTLD         use host linker HOSTLD
  --host-ldflags=HLDFLAGS  use HLDFLAGS when linking for host
  --host-extralibs=HLIBS   use libs HLIBS when linking for host
  --host-os=OS             compiler host OS []
  --extra-cflags=ECFLAGS   add ECFLAGS to CFLAGS []
  --extra-cxxflags=ECFLAGS add ECFLAGS to CXXFLAGS []
  --extra-ldflags=ELDFLAGS add ELDFLAGS to LDFLAGS []

## 2、修改so后缀
默认编译出来的so库包括avcodec、avformat、avutil、avdevice、avfilter、swscale、</br>
avresample、swresample、postproc，编译出来so是个软链接，真正so名字后缀带有一长串主版本号与子版本号，</br>
这样的so名字在Adnroid平台无法识别。所以我们需要修改一下，打开该文件并搜索SLIBNAME，找到如下命令行：</br>
```
SLIBNAME_WITH_MAJOR='$(SLIBNAME).$(LIBMAJOR)'

LIB_INSTALL_EXTRA_CMD='$$(RANLIB)"$(LIBDIR)/$(LIBNAME)"'

SLIB_INSTALL_NAME='$(SLIBNAME_WITH_VERSION)'

SLIB_INSTALL_LINKS='$(SLIBNAME_WITH_MAJOR)$(SLIBNAME)'
```
替换为：
```
SLIBNAME_WITH_MAJOR='$(SLIBPREF)$(FULLNAME)-$(LIBMAJOR)$(SLIBSUF)'

LIB_INSTALL_EXTRA_CMD='$$(RANLIB)"$(LIBDIR)/$(LIBNAME)"'

SLIB_INSTALL_NAME='$(SLIBNAME_WITH_MAJOR)'

SLIB_INSTALL_LINKS='$(SLIBNAME)'
```
## 3、修改hevc_mvs.c
在linux或者mac平台交叉编译过程中，可能在libavcodec/hevc_mvs.c报错：
```
libavcodec/hevc_mvs.c: In function 'derive_spatial_merge_candidates':
libavcodec/hevc_mvs.c:208:15: error: 'y0000000' undeclared (first use in this function)
((y ## v) >> s->ps.sps->log2_min_pu_size))
^
libavcodec/hevc_mvs.c:204:14: note: in definition of macro 'TAB_MVF'
tab_mvf[(y) * min_pu_width + x]
^
libavcodec/hevc_mvs.c:274:16: note: in expansion of macro 'TAB_MVF_PU'
(cand && !(TAB_MVF_PU(v).pred_flag == PF_INTRA))
^
libavcodec/hevc_mvs.c:368:23: note: in expansion of macro 'AVAILABLE'
is_available_b0 = AVAILABLE(cand_up_right, B0) &&
^
libavcodec/hevc_mvs.c:208:15: note: each undeclared identifier is reported only once for each function it appears in
((y ## v) >> s->ps.sps->log2_min_pu_size))
^
libavcodec/hevc_mvs.c:204:14: note: in definition of macro 'TAB_MVF'
tab_mvf[(y) * min_pu_width + x]
^
libavcodec/hevc_mvs.c:274:16: note: in expansion of macro 'TAB_MVF_PU'
(cand && !(TAB_MVF_PU(v).pred_flag == PF_INTRA))
```
原因是hevc_mvs.c会引用libavutil/timer.h文件(参考：ijkplayer#issues#4093)
```
#if CONFIG_LINUX_PERF
#ifndef _GNU_SOURCE
#define _GNU_SOURCE
#endif
#include <unistd.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <asm/unistd.h>
#include <linux/perf_event.h>
#endif
```
在sys/ioctl.h中最终会引用asm/termbits .h文件有#define B0 0000000，导致与hevc_mvs.c的B0命名冲突。</br>
解决方法有2种：把B0改为b0、xB0改为xb0、yB0改为yb0。</br>
或者在脚本添加：export COMMON_FF_CFG_FLAGS="$COMMON_FF_CFG_FLAGS --disable-linux-perf"</br>

## 4、编译脚本
在ffmpeg源码根目录创建一个shell脚本，比如命名为build_ffmpeg.sh，以mac编译环境为例，</br>
ndk旧版本已经过时，google官方放弃了gcc交叉编译工具链，转而使用clang编译工具链，因为clang编译速度快、效率高。</br>
下面例子是采用ndk新版的clang进行编译(如果是使用虚拟机在linux环境交叉编译FFmpeg，下面的darwin改为linux)。具体如下：</br>
```
#!/bin/bash
make clean
set -e
archbit=64

if [ $archbit -eq 64 ];then
echo "build for 64bit"
ARCH=aarch64
CPU=armv8-a
API=21
PLATFORM=aarch64
ANDROID=android
CFLAGS=""
LDFLAGS=""

else
echo "build for 32bit"
ARCH=arm
CPU=armv7-a
API=16
PLATFORM=armv7a
ANDROID=androideabi
CFLAGS="-mfloat-abi=softfp -march=$CPU"
LDFLAGS="-Wl,--fix-cortex-a8"
fi

export NDK=/Users/xufulong/Library/Android/android-ndk-r20b
export TOOLCHAIN=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/bin
export SYSROOT=$NDK/toolchains/llvm/prebuilt/darwin-x86_64/sysroot
export CROSS_PREFIX=$TOOLCHAIN/$ARCH-linux-$ANDROID-
export CC=$TOOLCHAIN/$PLATFORM-linux-$ANDROID$API-clang
export CXX=$TOOLCHAIN/$PLATFORM-linux-$ANDROID$API-clang++
export PREFIX=../ffmpeg-android/$CPU

function build_android {
    ./configure \
    --prefix=$PREFIX \
    --cross-prefix=$CROSS_PREFIX \
    --target-os=android \
    --arch=$ARCH \
    --cpu=$CPU \
    --cc=$CC \
    --cxx=$CXX \
    --nm=$TOOLCHAIN/$ARCH-linux-$ANDROID-nm \
    --strip=$TOOLCHAIN/$ARCH-linux-$ANDROID-strip \
    --enable-cross-compile \
    --sysroot=$SYSROOT \
    --extra-cflags="$CFLAGS" \
    --extra-ldflags="$LDFLAGS" \
    --extra-ldexeflags=-pie \
    --enable-runtime-cpudetect \
    --disable-static \
    --enable-shared \
    --disable-ffprobe \
    --disable-ffplay \
    --disable-ffmpeg \
    --disable-debug \
    --disable-doc \
    --enable-avfilter \
    --enable-avresample \
    --enable-decoders \
    $ADDITIONAL_CONFIGURE_FLAG

    make
    make install
}
build_android
```
按照上面shell脚本分为4段。第一段make clean清除缓存，set -e设置编译出错后马上退出，archbit=xx指定cpu架构是32位还是64位。</br>
第二段if...else...fi用来条件编译不同cpu架构对应字段的值。第三段用export关键字声明宏定义，其中PREFIX是指定输出文件路径。</br>
第四段是一个执行函数，按照ffmpeg的configure规范进行编写。函数里面的enable代表开启，disable代表关闭，也就是对ffmpeg进行剪裁，</br>
根据我们需要的功能进行enable。make命令是执行编译，make install命令是执行安装。最后的build_android是执行函数。</br>
初次执行shell脚本，需要修改脚本权限，使用linux命令：chmod 777 build_ffmpeg.sh。执行脚本只需要一行命令，</br>
即在命令行输入./build_ffmpeg.sh。编译过程中，命令行会不断打印编译日志，等待命令行输出INSTALL xxx关键字代表编译完成。</br>

## 5、编译问题分析
编译过程中，可能会出现这样那样的问题，比如ndk配置不对、脚本语法不对。但不用慌，编译输出窗口会描述出错原因，</br>
在ffbuild/config.log会告诉你问题的具体原因所在，顺着思路一般可以找到问题的答案。</br>

# 三、so库剪裁
ffmpeg强大之处在于支持按需编译，进行弹性剪裁。可以使用--disable-everything关闭所有模块，</br>
可以使用enable/disable来开启关闭某个模块，或者某个编解码器、某个封装器、某个协议。</br>

## 1、encoders与decoders
encoder和decoder在libavcodec模块，可以用./configure --list-encoders或者ffmpeg --encoders查看支持的编码器。</br>
同样地，可以用./configure --list-decoders或者ffmpeg --decoders查看支持的解码器。我们可以先--disable-encoders，</br>
--enable-encoder=aac,h264 其中lib开头的表示第三方库。</br>

## 2、muxers与demuxers
muxer和demuxer在libavformat模块，可用./configure --list-muxers或者ffmpeg --muxers查看支持的封装器。</br>
同样地，可用./configure --list-demuxers或者ffmpeg --demuxers查看支持的解封装器。先--disable-muxers，再--enable-muxer=mp3</br>

## 3、protocols
protocol也是在libavformat模块中，./configure --list-protocols或者ffmpeg --protocols查看支持的协议，</br>

## 4、parsers
parser在libavfilter模块中，提供各种filter，比如音频：amix、atempo，视频：rotate、hflip，</br>
我们可以根据需求--enable-parser来开启，可使用./configure --list-parsers查看具体列表。</br>

# 四、编译过程分析
编译过程包括：预编译、编译、汇编、链接。详细可以查阅书籍<程序员的自我修养>

## 1、预编译
预编译处理(.c/.cpp->.i)，对源文件的伪指令进行处理。
伪指令包括：宏定义(#define)、条件编译指令(#ifdef #elseif #endif)、头文件包含指令(#include)

## 2、编译
编译(.i->.s)，对经过预编译处理文件进行语法分析，编译为汇编文件。

## 3、汇编
汇编(.i->.o)，把汇编代码翻译为机器码，也就是二进制的目标文件。

## 4、链接
链接(.o->.so/.a/.lib)，把所有目标文件链接成动态库、静态库文件。

## 5、FFmpeg的makefile分析
makefile主要发生在汇编阶段，把所有依赖的目标文件添加进去。以FFmpeg的AVFilter模块makefile为例(有省略)：
```
NAME = avfilter
DESC = FFmpeg audio/video filtering library

HEADERS = avfilter.h                                                    \
          buffersink.h                                                  \
          buffersrc.h                                                   \
          version.h                                                     \

OBJS = allfilters.o                                                     \
       audio.o                                                          \
       avfilter.o                                                       \
       avfiltergraph.o                                                  \
       buffersink.o                                                     \
       buffersrc.o                                                      \
       drawutils.o                                                      \
       fifo.o                                                           \
       formats.o                                                        \
       framepool.o                                                      \
       framequeue.o                                                     \
       graphdump.o                                                      \
       graphparser.o                                                    \
       transform.o                                                      \
       video.o                                                          \

# audio filters
OBJS-$(CONFIG_ACOPY_FILTER)                  += af_acopy.o
OBJS-$(CONFIG_ACROSSFADE_FILTER)             += af_afade.o
OBJS-$(CONFIG_ACROSSOVER_FILTER)             += af_acrossover.o
OBJS-$(CONFIG_ADELAY_FILTER)                 += af_adelay.o
OBJS-$(CONFIG_AECHO_FILTER)                  += af_aecho.o

# video filters
OBJS-$(CONFIG_BLACKDETECT_FILTER)            += vf_blackdetect.o
OBJS-$(CONFIG_DEBLOCK_FILTER)                += vf_deblock.o
OBJS-$(CONFIG_DELOGO_FILTER)                 += vf_delogo.o
OBJS-$(CONFIG_DRAWTEXT_FILTER)               += vf_drawtext.o
OBJS-$(CONFIG_EDGEDETECT_FILTER)             += vf_edgedetect.o
OBJS-$(CONFIG_EQ_FILTER)                     += vf_eq.o
OBJS-$(CONFIG_GBLUR_FILTER)                  += vf_gblur.o
OBJS-$(CONFIG_OVERLAY_FILTER)                += vf_overlay.o framesync.o
```