重新理解Linux交叉编译及编译流程-Toy模板网

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参考书籍
1、编译原理
2、嵌入式Linux应用开发

一、交叉编译背景

当我们开发目标是一个嵌入式设备时，便需要在PC机上编译出能在该嵌入式设备上运行的可执行文件，这里编译主机与目标运行主机不是同一个设备，那么该过程就称为交叉编译；而编译是指一个源代码文件（这里指的是编译性程序源文件，与之对应的是解释性程序），如C/C++文件要经过预处理（preprocessing)、编译(compilation)、汇编（assembly)和链接(linking）等4步才能变成可执行文件，注意在日常交流中通常使用“编译”统称这4个步骤。

当我们在 Windows下利用IDE工具，即集成开发环境（比如 Visual studio、keil、IAR、Eclipse等等）进行开发时，只需要单击几个按钮即可编译，因为IDE工具已经将各种编译工具的使用封装好了。

Linux下也有很优秀的集成开发工具，但是更多的时候是直接使用编译工具；比如嵌入式开发中，运行在PC平台上的编译工具链为gcc、ld、objcopy、objdump等，它们编译出来的程序在x86平台上运行。要编译出能在 ARM 平台上运行的程序，则须使用交叉编译工具 arm-linux-gcc、arm-linux-ld、arm-linux-objcopy、arm-linux-objdump等；PC与ARM的编译工具使用方法一致，单纯就是名字不一样。

小插曲：关于开发工具的使用，搭建开发环境和熟悉工具使用是进行开发的第一步，也是一道难关，尤其面对多种多样的工具和环境，让人抓狂；其实这也无可厚非，因为各种系统、产品本身具有自己的特点以及软件工具的限制（知识产权），显然要做到一个工具通吃是不现实的，而一般在学习网络教程/公司企业工作时所使用的工具，有可能会直接采用某官方发布的软件，也有可能经过二次开发/封装而来，面对这种情况，我们其实不用去抗拒，学习开发工具本身就是开发过程中必要的一部分，熟练掌握一套工具后，同类的工具上手也会很快的，因此要积极对待。

上图更好理解：
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二、gcc和arm-linux-gcc的常用选项

1、查询gcc帮助

先来简单认识下编译工具的使用，我们先看操作，再看原理，以gcc为例子(与arm-linux-gcc使用一致)，查询使用帮助：
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2、常用gcc选项介绍

gcc选项很多，一般大型开发项目都会使用很多控制选项，这里仅介绍简单常用选项：

-v：查看gcc编译器的版本，显示gcc执行时的详细过程
-o <file>         Place the output into <file> （指定输出文件名为file，这个名称不能跟源文件名同名）
                           
-E                       Preprocess only; do not compile, assemble or link（只预处理，不会编译、汇编、链接）
                           
-S                       Compile only; do not assemble or link（只编译，不会汇编、链接）
                           
-c                       Compile and assemble, but do not link（编译和汇编，不会链接 ）

3、生成一个可执行文件的三种方法

以hello.c文件为例
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1）方式1

gcc -E -o hello.i hello.c
gcc -S -o hello.s hello.i
gcc -c -o hello.o hello.s
gcc -o hello hello.o

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gcc会对.c文件默认进行预处理操作，-c再来指明了编译、汇编，从而得到*.o文件（object file 即我们常说的目标文件），再通过gcc -o hello hello.o将.o文件进行链接，得到可执行应用程序。

小结：
1）输入文件的后缀名和选项共同决定gcc到底执行哪些操作。
2）在编译过程中，除非使用了-E、-S、-c选项(或者编译出错阻止了完整的编译过程)，否则最后的步骤都是链接。

2）方式2 - 开发项目中常用的方式

gcc -c -o hello.o hello.c
gcc -o hello hello.o

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3）方式3

gcc -o hello hello.c  输出hello，然后./hello来执行该应用程序。

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注：如果不指定输出文件名，则默认生成a.out

gcc hello.c  输出一个a.out，然后./a.out来执行该应用程序。

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三、交叉编译的四个流程及实例说明

1、预处理（preprocessing)

问：什么是预处理？

C/C++源文件中，以“#“开头的命令被称为预处理命令，如包含命令“#include”、宏定义命令“#define”、条件编译命令“#if”、“#ifdef”等。预处理就是将要包含（include）的文件插入原文件中、将宏定义展开、根据条件编译命令选择要使用的代码，最后将这些代码输出到一个".i"文件，也就是说还是源代码文件；