Linux 交叉編譯簡(jiǎn)介
主機(jī)，目標(biāo)，交叉編譯器
主機(jī)與目標(biāo)
編譯器是將源代碼轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行代碼的程序。像所有程序一樣，編譯器運(yùn)行在特定類(lèi)型的計(jì)算機(jī)上，輸出的新程序也運(yùn)行在特定類(lèi)型的計(jì)算機(jī)上。
運(yùn)行編譯器的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為主機(jī)，運(yùn)行新程序的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為目標(biāo)。當(dāng)主機(jī)和目標(biāo)是同一類(lèi)型的機(jī)器時(shí)，編譯器是本機(jī)編譯器。當(dāng)宿主和目標(biāo)不同時(shí)，編譯器是 交叉編譯器。

為什么要交叉編譯？
某些設(shè)備構(gòu)建程序的PC，用戶可以獲得適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)硬件（或模擬器），啟動(dòng) Linux Release版，在該環(huán)境中進(jìn)行本地編譯。這是一種有效的方法（在處理 Mac Mini時(shí)甚至可能是一個(gè)好主意），但對(duì)于 linksys 路由器，或 iPod，有一些突出的缺點(diǎn)：
? 速度- 目標(biāo)平臺(tái)通常比主機(jī)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)或更多。大多數(shù)專(zhuān)用嵌入式硬件是為低成本和低功耗而設(shè)計(jì)的，而不是高性能。由于在高性能桌面硬件上運(yùn)行，現(xiàn)代模擬器（如 qemu）實(shí)際上比模擬的許多現(xiàn)實(shí)世界的硬件要快。
? 性能- 編譯非常耗費(fèi)資源。目標(biāo)平臺(tái)通常沒(méi)有臺(tái)式機(jī)GB 內(nèi)存和數(shù)百 GB 磁盤(pán)空間；甚至可能沒(méi)有資源來(lái)構(gòu)建“hello world”，更不用說(shuō)大而復(fù)雜的包了。
? 可用性-未運(yùn)行過(guò)的硬件平臺(tái)上運(yùn)行 Linux，需要交叉編譯器。即使在 Arm 或 Mips 等歷史悠久的平臺(tái)上，給定目標(biāo)找到最新的全功能預(yù)構(gòu)建本機(jī)環(huán)境很困難。如果平臺(tái)通常不用作開(kāi)發(fā)工作站，可能沒(méi)有現(xiàn)成的最新預(yù)構(gòu)建Release版，如果有，則可能已經(jīng)過(guò)時(shí)。如果必須先為目標(biāo)構(gòu)建Release版，才能在目標(biāo)上進(jìn)行構(gòu)建，無(wú)論如何都將返回交叉編譯。
? 靈活性- 功能齊全的 Linux Release版，由數(shù)百個(gè)軟件包組成，但交叉編譯環(huán)境可以從大多數(shù)方面依賴(lài)于主機(jī)的現(xiàn)有Release版。交叉編譯的重點(diǎn)是構(gòu)建要部署的目標(biāo)包，不是花時(shí)間獲取在目標(biāo)系統(tǒng)上運(yùn)行的僅構(gòu)建先決條件。
? 方便-用戶界面不友好，debug構(gòu)建中斷不方便。從 CD 安裝到?jīng)]有 CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器的機(jī)器上，在測(cè)試環(huán)境和開(kāi)發(fā)環(huán)境之間來(lái)回重新啟動(dòng)。

為什么交叉編譯很難？
便攜式本機(jī)編譯很困難。
大多數(shù)程序是在 x86 硬件上開(kāi)發(fā)的，在本地編譯的。交叉編譯會(huì)遇到兩種類(lèi)型的問(wèn)題：程序本身的問(wèn)題和構(gòu)建系統(tǒng)的問(wèn)題。
第一類(lèi)問(wèn)題會(huì)影響所有非 x86 目標(biāo)，包括本機(jī)和交叉構(gòu)建。大多數(shù)程序?qū)\(yùn)行的機(jī)器類(lèi)型做出假設(shè)，必須與相關(guān)平臺(tái)匹配，否則程序?qū)o(wú)法運(yùn)行。常見(jiàn)的假設(shè)包括：
? Word size - 將指針復(fù)制到 int 可能會(huì)在 64 位平臺(tái)上丟失數(shù)據(jù)，通過(guò)乘以 4 而不是 sizeof(long) ，確定 malloc 的大小不好。整數(shù)溢出導(dǎo)致細(xì)微安全漏洞，ala“if (x+y < size) memset(src+x,0,y);”，當(dāng) x=1000 時(shí)，在 32 位硬件上產(chǎn)生 4 GB 的 memset y=0xFFFFFFF0…
? Endianness - 不同的系統(tǒng)用不同的方式在內(nèi)部存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從磁盤(pán)或網(wǎng)絡(luò)中，讀取 int 或 float 數(shù)據(jù)可能需要轉(zhuǎn)換。
? Alignment - 某些平臺(tái)（例如 arm）只能從 4 字節(jié)的偶數(shù)倍的地址，讀取或?qū)懭胝麛?shù)，否則出現(xiàn)段錯(cuò)誤。處理任意alignment的處理，未alignment的數(shù)據(jù)都較慢，編譯器通常會(huì)填充結(jié)構(gòu)alignment變量。將結(jié)構(gòu)視為可以發(fā)送到磁盤(pán)或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，需要額外的工作確保一致的表示。
? 默認(rèn)簽名- “char”數(shù)據(jù)類(lèi)型，默認(rèn)為有符號(hào)或無(wú)符號(hào)，因平臺(tái)而異（從編譯器到編譯器），導(dǎo)致一些非常令人驚訝的錯(cuò)誤。簡(jiǎn)單解決方法是提供一個(gè)編譯器參數(shù)，如“-funsigned-char”，強(qiáng)制默認(rèn)值為已知值。
? NOMMU - 如果目標(biāo)平臺(tái)沒(méi)有內(nèi)存管理單元，需要更改幾項(xiàng)內(nèi)容。需要 vfork()，不是 fork()，只有某些類(lèi)型的 mmap() 工作（共享或只讀，但不能在寫(xiě)入時(shí)復(fù)制），堆棧不會(huì)動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)。
大多數(shù)包的目標(biāo)是在本地編譯時(shí)可移植，至少會(huì)接受補(bǔ)丁，修復(fù)提交到適當(dāng)?shù)拈_(kāi)發(fā)郵件列表的任何上述問(wèn)題（NOMMU 問(wèn)題除外）。
然后是交叉編譯。

除了本機(jī)編譯的問(wèn)題外，交叉編譯還有其自身的一系列問(wèn)題：
? 配置問(wèn)題- 具有單獨(dú)配置步驟的包（標(biāo)準(zhǔn) configure/make/make install 的“./configure”部分），通常會(huì)測(cè)試字節(jié)順序或頁(yè)面大小等內(nèi)容，在本機(jī)編譯時(shí)可移植。交叉編譯時(shí)，這些值在主機(jī)系統(tǒng)和目標(biāo)系統(tǒng)之間不同，在主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行測(cè)試，給出錯(cuò)誤的答案。當(dāng)目標(biāo)沒(méi)有該軟件包或版本不兼容時(shí)，配置檢測(cè)主機(jī)上，是否存在軟件包支持。
? HOSTCC vs TARGETCC -構(gòu)建過(guò)程需要編譯在主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行，如上述配置測(cè)試，或生成代碼的程序（如創(chuàng)建 .h 文件的 C 程序，在main構(gòu)建期間 #included ）。用目標(biāo)編譯器替換主機(jī)編譯器，破壞在構(gòu)建過(guò)程中運(yùn)行庫(kù)。這樣的庫(kù)需要訪問(wèn)主機(jī)和目標(biāo)編譯器，需要說(shuō)明何時(shí)使用。
? 工具鏈泄漏- 配置不當(dāng)?shù)慕徊婢幾g工具鏈，將主機(jī)系統(tǒng)的一些內(nèi)容泄漏到已編譯的程序中，導(dǎo)致通常易于檢測(cè)，但難以診斷和糾正的故障。工具鏈可能 #include 錯(cuò)誤的頭文件，或在鏈接時(shí)搜索錯(cuò)誤的庫(kù)路徑。共享庫(kù)通常依賴(lài)于其它共享庫(kù)，可能會(huì)潛入對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的意外鏈接時(shí)引用。
? 庫(kù)- 動(dòng)態(tài)鏈接的程序必須在編譯時(shí)，訪問(wèn)適當(dāng)?shù)墓蚕韼?kù)。目標(biāo)系統(tǒng)的共享庫(kù)，需要添加到交叉編譯工具鏈中，以便程序可以鏈接到。
? 測(cè)試- 在本機(jī)構(gòu)建上，開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供了方便的測(cè)試環(huán)境。交叉編譯時(shí)，確認(rèn)“hello world”構(gòu)建成功，可能需要（至少）配置引導(dǎo)加載程序，內(nèi)核，根文件系統(tǒng)和共享庫(kù)。

腳注 1：計(jì)算機(jī)類(lèi)型之間最顯著的區(qū)別是執(zhí)行程序的處理器，其它差異包括庫(kù) ABI（例如 glibc 與 uClibc），具有可配置字節(jié)序的機(jī)器（arm 與 armeb），或不同模式的機(jī)器，可以運(yùn)行 32 位和 64 位代碼（例如 x86 上的 x86-64）。
腳注 2：在構(gòu)建編譯器時(shí)，第三種類(lèi)型稱(chēng)為“加拿大交叉”，一種不在主機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的交叉編譯器。加拿大交叉構(gòu)建了一個(gè)編譯器，該編譯器在一個(gè)目標(biāo)平臺(tái)上運(yùn)行，另一臺(tái)目標(biāo)機(jī)器生成代碼。首先創(chuàng)建從主機(jī)到第一個(gè)目標(biāo)的臨時(shí)交叉編譯器，作為第二個(gè)目標(biāo)構(gòu)建另一個(gè)交叉編譯器構(gòu)建這樣的外部編譯器。第一個(gè)交叉編譯器的目標(biāo)成為運(yùn)行新編譯器的主機(jī)，第二個(gè)目標(biāo)是新編譯器生成輸出的平臺(tái)。這種技術(shù)通常用于為目標(biāo)平臺(tái)交叉編譯新的本機(jī)編譯器。
腳注 3：現(xiàn)代桌面系統(tǒng)足夠快，模擬目標(biāo)在模擬器下進(jìn)行本地編譯，實(shí)際上是一種可行的策略。比交叉編譯慢得多，需要為目標(biāo)查找或生成本機(jī)構(gòu)建環(huán)境（無(wú)論如何都必須設(shè)置交叉編譯器），可能會(huì)因模擬器和要部署的真實(shí)硬件之間的差異崩潰。
腳注 4：交叉編譯工具鏈傾向于為其實(shí)用程序的名稱(chēng)加上前綴，ala “armv5l-linux-gcc”。如果簡(jiǎn)單地稱(chēng)為“gcc”，主機(jī)和本機(jī)編譯器就不能同時(shí)在 $PATH 中。

參考鏈接：
http://landley.net/writing/docs/cross-compiling.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux 交叉编译简介的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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