source_compile.md

# 源码编译

Paddle-Lite 提供了移动端的一键源码编译脚本 `lite/tools/build.sh`，编译流程如下：

1. 环境准备（选择其一）：Docker交叉编译环境、Linux交叉编译环境
2. 编译：调用`build.sh`脚本一键编译

## 一、环境准备

目前支持三种编译的环境：

1. Docker 容器环境，
2. Linux（推荐 Ubuntu 16.04）环境，
3. Mac OS 环境。

### 1、 Docker开发环境

[Docker](https://www.docker.com/) 是一个开源的应用容器引擎, 使用沙箱机制创建独立容器，方便运行不同程序。Docker初学者可以参考[Docker使用方法](https://thenewstack.io/docker-station-part-one-essential-docker-concepts-tools-terminology/)正确安装Docker。

#### 准备Docker镜像

有两种方式准备Docker镜像，推荐从Dockerhub直接拉取Docker镜像

```shell
# 方式一：从Dockerhub直接拉取Docker镜像
docker pull paddlepaddle/paddle-lite:2.0.0_beta

# 方式二：本地源码编译Docker镜像
git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
cd Paddle-Lite/lite/tools
mkdir mobile_image
cp Dockerfile.mobile mobile_image/Dockerfile
cd mobile_image
docker build -t paddlepaddle/paddle-lite .

# 镜像编译成功后，可用`docker images`命令，看到`paddlepaddle/paddle-lite`镜像。
```

#### 进入Docker容器

在拉取Paddle-Lite仓库代码的上层目录，执行如下代码，进入Docker容器：

```shell
docker run -it \
  --name paddlelite_docker \
  -v $PWD/Paddle-Lite:/Paddle-Lite \
  --net=host \
  paddlepaddle/paddle-lite /bin/bash
```

该命令的含义：将容器命名为`paddlelite_docker`即`<container-name>`，将当前目录下的`Paddle-Lite`文件夹挂载到容器中的`/Paddle-Lite`这个根目录下，并进入容器中。至此，完成Docker环境的准备。

#### Docker常用命令

```shell
# 退出容器但不停止/关闭容器：键盘同时按住三个键：CTRL + q + p

# 启动停止的容器
docker start <container-name>

# 从shell进入已启动的容器
docker attach <container-name>

# 停止正在运行的Docker容器
docker stop <container-name>

# 重新启动正在运行的Docker容器
docker restart <container-name>

# 删除Docker容器
docker rm <container-name>
```

### 2、Linux 开发环境

#### Android

##### 交叉编译环境要求

- gcc、g++、git、make、wget、python、adb
- Java environment
- cmake（建议使用3.10或以上版本）
- Android NDK (建议ndk-r17c)

##### 具体步骤

安装软件部分以 Ubuntu 为例，其他 Linux 发行版类似。

```shell
# 1. Install basic software
apt update
apt-get install -y --no-install-recommends \
  gcc g++ git make wget python unzip adb curl

# 2. Prepare Java env.
apt-get install -y default-jdk

# 3. Install cmake 3.10 or above
wget -c https://mms-res.cdn.bcebos.com/cmake-3.10.3-Linux-x86_64.tar.gz && \
    tar xzf cmake-3.10.3-Linux-x86_64.tar.gz && \
    mv cmake-3.10.3-Linux-x86_64 /opt/cmake-3.10 && \  
    ln -s /opt/cmake-3.10/bin/cmake /usr/bin/cmake && \
    ln -s /opt/cmake-3.10/bin/ccmake /usr/bin/ccmake

# 4. Download Android NDK for linux-x86_64
#     Note: Skip this step if NDK installed
#     recommand android-ndk-r17c-darwin-x86_64
#     ref: https://developer.android.com/ndk/downloads
cd /tmp && curl -O https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r17c-linux-x86_64.zip
cd /opt && unzip /tmp/android-ndk-r17c-linux-x86_64.zip

# 5. Add environment ${NDK_ROOT} to `~/.bashrc` 
echo "export NDK_ROOT=/opt/android-ndk-r17c" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc
```

#### ARM Linux

适用于基于 ARMv8 和 ARMv7 架构 CPU 的各种开发板，例如 RK3399，树莓派等，目前支持交叉编译和本地编译两种方式，对于交叉编译方式，在完成目标程序编译后，可通过 scp 方式将程序拷贝到开发板运行。

##### 交叉编译

###### 编译环境要求

- gcc、g++、git、make、wget、python、scp
- cmake（建议使用3.10或以上版本）

###### 具体步骤

安装软件部分以 Ubuntu 为例，其他 Linux 发行版类似。

```shell
# 1. Install basic software
apt update
apt-get install -y --no-install-recommends \
  gcc g++ git make wget python unzip

# 2. Install arm gcc toolchains
apt-get install -y --no-install-recommends \
  g++-arm-linux-gnueabi gcc-arm-linux-gnueabi \
  g++-arm-linux-gnueabihf gcc-arm-linux-gnueabihf \
  gcc-aarch64-linux-gnu g++-aarch64-linux-gnu 

# 3. Install cmake 3.10 or above
wget -c https://mms-res.cdn.bcebos.com/cmake-3.10.3-Linux-x86_64.tar.gz && \
    tar xzf cmake-3.10.3-Linux-x86_64.tar.gz && \
    mv cmake-3.10.3-Linux-x86_64 /opt/cmake-3.10 && \  
    ln -s /opt/cmake-3.10/bin/cmake /usr/bin/cmake && \
    ln -s /opt/cmake-3.10/bin/ccmake /usr/bin/ccmake
```

##### 本地编译（直接在RK3399或树莓派上编译）

###### 编译环境要求

- gcc、g++、git、make、wget、python
- cmake（建议使用3.10或以上版本）

###### 具体步骤

安装软件部分以 Ubuntu 为例，其他 Linux 发行版本类似。

```shell
# 1. Install basic software
apt update
apt-get install -y --no-install-recomends \
  gcc g++ make wget python unzip

# 2. install cmake 3.10 or above
wget https://www.cmake.org/files/v3.10/cmake-3.10.3.tar.gz
tar -zxvf cmake-3.10.3.tar.gz
cd cmake-3.10.3
./configure
make
sudo make install
```

之后可通过cmake --version查看cmake是否安装成功。

至此，完成 Linux 交叉编译环境的准备。

### 3、Mac OS 开发环境

#### 交叉编译环境要求

- gcc、git、make、curl、unzip、java
- cmake（Android编译请使用3.10版本，IOS编译请使用3.15版本）
- 编译Android: Android NDK (建议ndk-r17c)
- 编译IOS: XCode(Version 10.1)

#### 具体步骤

```bash
# 1. Install basic software
brew install  curl gcc git make unzip wget

# 2. Install cmake: mac上实现IOS编译和Android编译要求的cmake版本不一致,可以根据需求选择安装。
# （1）在mac环境编译 Paddle-Lite 的Android版本，需要安装cmake 3.10
#     mkdir /usr/local/Cellar/cmake/ && cd /usr/local/Cellar/cmake/
#     wget https://cmake.org/files/v3.10/cmake-3.10.2-Darwin-x86_64.tar.gz
#     tar zxf ./cmake-3.10.2-Darwin-x86_64.tar.gz
#     mv cmake-3.10.2-Darwin-x86_64/CMake.app/Contents/ ./3.10.2
#     ln -s /usr/local/Cellar/cmake/3.10.2/bin/cmake /usr/local/bin/cmake
# （2）在mac环境编译 Paddle-Lite 的IOS版本，需要安装cmake 3.15
#     mkdir /usr/local/Cellar/cmake/ && cd /usr/local/Cellar/cmake/
#     cd /usr/local/Cellar/cmake/
#     wget https://cmake.org/files/v3.15/cmake-3.15.2-Darwin-x86_64.tar.gz
#     tar zxf ./cmake-3.15.2-Darwin-x86_64.tar.gz
#     mv cmake-3.15.2-Darwin-x86_64/CMake.app/Contents/ ./3.15.2
#     ln -s /usr/local/Cellar/cmake/3.15.2/bin/cmake /usr/local/bin/cmake

# 3. Download Android NDK for Mac
#     recommand android-ndk-r17c-darwin-x86_64
#     ref: https://developer.android.com/ndk/downloads
#     Note: Skip this step if NDK installed
cd ~/Documents && curl -O https://dl.google.com/android/repository/android-ndk-r17c-darwin-x86_64.zip
cd ~/Library && unzip ~/Documents/android-ndk-r17c-darwin-x86_64.zip

# 4. Add environment ${NDK_ROOT} to `~/.bash_profile` 
echo "export NDK_ROOT=~/Library/android-ndk-r17c" >> ~/.bash_profile
source ~/.bash_profile

# 5. Install Java Environment 
brew cask install java

# 6. 编译IOS需要安装XCode(Version 10.1)，可以在App Store里安装。安装后需要启动一次并执行下面语句。
# sudo xcode-select -s /Applications/Xcode.app/Contents/Developer
```

至此，完成 Mac 交叉编译环境的准备。

**注意**: Mac上编译Paddle-Lite的full_publish版本时，Paddle-Lite所在路径中不可以含有中文字符

## 二、编译PaddleLite

**注：编译OpenCL、华为NPU、FPGA、CUDA、X86预测库、CV模块，见进阶使用指南的对应章节。**

### 下载代码

```shell
git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
cd Paddle-Lite
git checkout <release-version-tag>
```

### 编译模式与参数

编译脚本`./lite/tools/build.sh`，支持三种编译模式：

| 编译模式 | 介绍 | 适用对象 |
|:-------:|-----|:-------:|
| tiny_publish | 编译移动端部署库，无第三方库依赖 | 用户 |
| full_publish | 编译移动端部署库，有第三方依赖如protobuf、glags等，含有可将模型转换为无需protobuf依赖的naive buffer格式的工具，供tiny_publish库使用 | 用户 |
| test | 编译指定`arm_os`、`arm_abi`下的移动端单元测试 | 框架开发者 |

编译脚本`./lite/tools/build.sh`，追加参数说明：

|   参数     |     介绍     |     值     |
|-----------|-------------|-------------|
| --arm_os   |必选，选择安装平台     | `android`、`ios`、`ios64`、`armlinux` |
| --arm_abi  |必选，选择编译的arm版本，其中`armv7hf`为ARMLinux编译时选用| `armv8`、`armv7`、`armv7hf`(仅`armlinux`支持) |
| --arm_lang |arm_os=android时必选，选择编译器 | `gcc`、`clang`(`clang`当前暂不支持) |
| --android_stl |arm_os=android时必选，选择静态链接STL或动态链接STL | `c++_static`、`c++_shared`|
| --build_java | 可选，是否编译java预测库（默认为ON） | `ON`、`OFF` |
| --build_extra | 可选，是否编译全量预测库（默认为OFF）。详情可参考[预测库说明](./library.html)。 | `ON`、`OFF` |
| target |必选，选择编译模式，`tiny_publish`为编译移动端部署库、`full_publish`为带依赖的移动端部署库、`test`为移动端单元测试、`ios`为编译ios端`tiny_publish` | `tiny_publish`、`full_publish`、`test`、 `ios` |

### 编译代码

**<font color="orange" >注意</font>**<font color="orange" >：非开发者建议在编译前使用</font>[**“加速第三方依赖库的下载”**](#id22)<font color="orange" >的方法，加速工程中第三方依赖库的下载与编译。 </font>

#### 编译`tiny publish`动态库

##### Android
```shell
./lite/tools/build.sh \
  --arm_os=android \
  --arm_abi=armv8 \
  --build_extra=OFF \
  --arm_lang=gcc \
  --android_stl=c++_static \
  tiny_publish
```
##### IOS
```shell
./lite/tools/build.sh \
  --arm_os=ios64 \
  --arm_abi=armv8 \
  --build_extra=OFF \
  ios
```
**注意：mac环境编译IOS 时，cmake版本需要高于cmake 3.15；mac环境上编译Android时，cmake版本需要设置为cmake 3.10。**

ios tiny publish支持的编译选项：

* `--arm_os`: 可选ios或者ios64
* `--arm_abi`: 可选armv7和armv8（**注意**：当`arm_os=ios`时只能选择`arm_abi=armv7`，当`arm_os=ios64`时只能选择`arm_abi=armv8`）
* 如果mac编译过程中报错："Invalid CMAKE_DEVELOPER_ROOT: does not exist", 运行：
```shell
sudo xcode-select -s /Applications/Xcode.app/Contents/Developer
```
##### ARMLinux
```shell
./lite/tools/build.sh \
  --build_extra=OFF \
  --arm_os=armlinux \
  --arm_abi=armv7hf \
  --arm_lang=gcc \
  tiny_publish
```
- `--arm_abi`: 树莓派3b使用armv7hf，RK3399使用armv8
  
#### 编译`full publish`动态库

##### Android
```shell
./lite/tools/build.sh \
  --arm_os=android \
  --arm_abi=armv8 \
  --build_extra=OFF \
  --arm_lang=gcc \
  --android_stl=c++_static \
  full_publish
```
##### ARMLinux
```shell
./lite/tools/build.sh \
  --arm_os=armlinux \
  --arm_abi=armv7hf \
  --arm_lang=gcc \
  --build_extra=OFF \
  full_publish
```
- `--arm_abi`: 树莓派3b使用armv7hf，RK3399使用armv8
  
### 编译结果说明

**编译最终产物位置**在 `build.lite.xxx.xxx.xxx` 下的 `inference_lite_lib.xxx.xxx` ，如 Android 下 ARMv8 的产物位于`inference_lite_lib.android.armv8`：

![](https://user-images.githubusercontent.com/45189361/65375706-204e8780-dccb-11e9-9816-ab4563ce0963.png)

**目录内容**（可能）如下：

**Full_publish编译结果:**

![](https://user-images.githubusercontent.com/45189361/65375704-19c01000-dccb-11e9-9650-6856c7a5bf82.png)

**Tiny_publish结果:**

![](https://user-images.githubusercontent.com/45189361/65375726-3bb99280-dccb-11e9-9903-8ce255371905.png)

**IOS编译结果:**

![](https://user-images.githubusercontent.com/45189361/65375726-3bb99280-dccb-11e9-9903-8ce255371905.png)



**具体内容**说明：

1、 `bin`文件夹：可执行工具文件 `paddle_code_generator`、`test_model_bin`

2、 `cxx`文件夹：包含c++的库文件与相应的头文件

- `include`  : 头文件
- `lib` : 库文件
  - 打包的静态库文件：
    - `libpaddle_api_full_bundled.a`  ：包含 full_api 和 light_api 功能的静态库
    - `libpaddle_api_light_bundled.a` ：只包含 light_api 功能的静态库
  - 打包的动态态库文件：
    - `libpaddle_full_api_shared.so` ：包含 full_api 和 light_api 功能的动态库
    - `libpaddle_light_api_shared.so`：只包含 light_api 功能的动态库

3、 `demo`文件夹：示例 demo ，包含 C++ demo 和  Java demo。

- `cxx`   ： C++示例 demo
  - `mobile_full` :  full_api 的使用示例
  - `mobile_light` : light_api的使用示例
- `java`  ：Java 示例 demo
  - `android`  : Java的 Android 示例

4、 `java` 文件夹：包含 Jni 的动态库文件与相应的 Jar 包

- `jar` :  `PaddlePredictor.jar`
- `so`  : Jni动态链接库  `libpaddle_lite_jni.so`

5、 `third_party` 文件夹：第三方库文件`gflags`

**注意：**

1、 只有当`--arm_os=android` 时才会编译出：

- Java库文件与示例：`Java`和`demo/java`

- 动态库文件:`libpaddle_full_api_shared.so`,`libpaddle_light_api_shared.so`

2、 `tiny_publish`编译结果不包括 C++ demo和 C++ 静态库，但提供 C++ 的 light_api 动态库、 Jni 动态库和Java demo

### 加速第三方依赖库的下载

移动端相关编译所需的第三方库均位于 `<PaddleLite>/third-party` 目录下，默认编译过程中，会利用`git submodule update --init --recursive`链上相关的第三方依赖的仓库。

为加速`full_publish`、`test`编译模式中对`protobuf`等第三方依赖的下载，`build.sh` 和 `ci_build.sh`支持了从国内 CDN 下载第三方依赖的压缩包。

使用方法：`git clone`完`Paddle-Lite`仓库代码后，手动删除本地仓库根目录下的`third-party`目录：

```shell
git clone https://github.com/PaddlePaddle/Paddle-Lite.git
git checkout <release-version-tag>
cd Paddle-Lite
rm -rf third-party
```

之后再根据本文档，进行后续编译时，便会忽略第三方依赖对应的`submodule`，改为下载第三方压缩包。