本文属于嵌入式系统的基础知识，主要介绍编译过程和交叉编译。对于基于ARM内核的微处理器移植操作系统，不可避免的需要使用交叉编译。交叉编译指的是不同平台间编译程序代码的操作，不同平台有两方面：（1）不同的操作系统；（2）不同的处理器平台，如ARM和X86。
gcc编译器的工作原理
编译器是具有编辑代码并能够将高级语言代码翻译为机器码的工具例如编写的C语言代码最终为.c格式文件；java语言代码最终为.java格式文件，这些高级语言组成的文件计算机是无法直接运行的，就需要一个“翻译”工具将高级语言转换为计算机可以识别的机器语言，这个过程就是译码。
译码主要分为四个阶段：预处理，编译，汇编，链接。经过链接后形成的可执行文件，然后下载到目标OS下执行：
预处理过程
首先，编写一个最简单的helloworld.c文件
#include <stdio.h>
int main()
{
print("Hello, World!"); //字符串需要""包起来
return 0;
}
以gcc预处理为例，包含以下几个操作：
- 将包含的头文件以及宏定义的值找到并替换为最终内容；
- 自动删除代码中的注释；
- 添加行号和标识；
- 生成.i预处理文件
gcc -E hello.c -o hello.i #预处理命令
生成hello.i文件，查看hello.i文件：
# 1 "hello.c"
# 1 "<built-in>"
# 1 "<command-line>"
# 31 "<command-line>"
# 1 "/usr/include/stdc-predef.h" 1 3 4
# 32 "<command-line>" 2
# 1 "hello.c"
# 1 "/usr/include/stdio.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 1 3 4
# 33 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 3 4
# 1 "/usr/include/features.h" 1 3 4
# 424 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 1 3 4
# 427 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h" 1 3 4
# 428 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/long-double.h" 1 3 4
# 429 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/cdefs.h" 2 3 4
# 425 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 448 "/usr/include/features.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 1 3 4
# 10 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs-64.h" 1 3 4
# 11 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/gnu/stubs.h" 2 3 4
# 449 "/usr/include/features.h" 2 3 4
# 34 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libc-header-start.h" 2 3 4
# 28 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
# 1 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h" 1 3 4
# 216 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h" 3 4
# 216 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h" 3 4
typedef long unsigned int size_t;
# 34 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h" 1 3 4
# 27 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/wordsize.h" 1 3 4
# 28 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h" 2 3 4
typedef unsigned char __u_char;
typedef unsigned short int __u_short;
typedef unsigned int __u_int;
typedef unsigned long int __u_long;
typedef signed char __int8_t;
typedef unsigned char __uint8_t;
typedef signed short int __int16_t;
typedef unsigned short int __uint16_t;
typedef signed int __int32_t;
typedef unsigned int __uint32_t;
typedef signed long int __int64_t;
typedef unsigned long int __uint64_t;
typedef long int __quad_t;
typedef unsigned long int __u_quad_t;
typedef long int __intmax_t;
typedef unsigned long int __uintmax_t;
# 130 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/typesizes.h" 1 3 4
# 131 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types.h" 2 3 4
typedef unsigned long int __dev_t;
typedef unsigned int __uid_t;
typedef unsigned int __gid_t;
typedef unsigned long int __ino_t;
typedef unsigned long int __ino64_t;
typedef unsigned int __mode_t;
typedef unsigned long int __nlink_t;
typedef long int __off_t;
typedef long int __off64_t;
typedef int __pid_t;
typedef struct { int __val[2]; } __fsid_t;
typedef long int __clock_t;
typedef unsigned long int __rlim_t;
typedef unsigned long int __rlim64_t;
typedef unsigned int __id_t;
typedef long int __time_t;
typedef unsigned int __useconds_t;
typedef long int __suseconds_t;
typedef int __daddr_t;
typedef int __key_t;
typedef int __clockid_t;
typedef void * __timer_t;
typedef long int __blksize_t;
typedef long int __blkcnt_t;
typedef long int __blkcnt64_t;
typedef unsigned long int __fsblkcnt_t;
typedef unsigned long int __fsblkcnt64_t;
typedef unsigned long int __fsfilcnt_t;
typedef unsigned long int __fsfilcnt64_t;
typedef long int __fsword_t;
typedef long int __ssize_t;
typedef long int __syscall_slong_t;
typedef unsigned long int __syscall_ulong_t;
typedef __off64_t __loff_t;
typedef char *__caddr_t;
typedef long int __intptr_t;
typedef unsigned int __socklen_t;
typedef int __sig_atomic_t;
# 36 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/__FILE.h" 1 3 4
struct _IO_FILE;
typedef struct _IO_FILE __FILE;
# 37 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/FILE.h" 1 3 4
struct _IO_FILE;
typedef struct _IO_FILE FILE;
# 38 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 1 3 4
# 35 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/_G_config.h" 1 3 4
# 19 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/_G_config.h" 3 4
# 1 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stddef.h" 1 3 4
# 20 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/_G_config.h" 2 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/__mbstate_t.h" 1 3 4
# 13 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/types/__mbstate_t.h" 3 4
typedef struct
{
int __count;
union
{
unsigned int __wch;
char __wchb[4];
} __value;
} __mbstate_t;
# 22 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/_G_config.h" 2 3 4
typedef struct
{
__off_t __pos;
__mbstate_t __state;
} _G_fpos_t;
typedef struct
{
__off64_t __pos;
__mbstate_t __state;
} _G_fpos64_t;
# 36 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 2 3 4
# 53 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
# 1 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stdarg.h" 1 3 4
# 40 "/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/7/include/stdarg.h" 3 4
typedef __builtin_va_list __gnuc_va_list;
# 54 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 2 3 4
# 149 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
struct _IO_jump_t; struct _IO_FILE;
typedef void _IO_lock_t;
struct _IO_marker {
struct _IO_marker *_next;
struct _IO_FILE *_sbuf;
int _pos;
# 177 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
};
enum __codecvt_result
{
__codecvt_ok,
__codecvt_partial,
__codecvt_error,
__codecvt_noconv
};
# 245 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
struct _IO_FILE {
int _flags;
char* _IO_read_ptr;
char* _IO_read_end;
char* _IO_read_base;
char* _IO_write_base;
char* _IO_write_ptr;
char* _IO_write_end;
char* _IO_buf_base;
char* _IO_buf_end;
char *_IO_save_base;
char *_IO_backup_base;
char *_IO_save_end;
struct _IO_marker *_markers;
struct _IO_FILE *_chain;
int _fileno;
int _flags2;
__off_t _old_offset;
unsigned short _cur_column;
signed char _vtable_offset;
char _shortbuf[1];
_IO_lock_t *_lock;
# 293 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
__off64_t _offset;
void *__pad1;
void *__pad2;
void *__pad3;
void *__pad4;
size_t __pad5;
int _mode;
char _unused2[15 * sizeof (int) - 4 * sizeof (void *) - sizeof (size_t)];
};
typedef struct _IO_FILE _IO_FILE;
struct _IO_FILE_plus;
extern struct _IO_FILE_plus _IO_2_1_stdin_;
extern struct _IO_FILE_plus _IO_2_1_stdout_;
extern struct _IO_FILE_plus _IO_2_1_stderr_;
# 337 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
typedef __ssize_t __io_read_fn (void *__cookie, char *__buf, size_t __nbytes);
typedef __ssize_t __io_write_fn (void *__cookie, const char *__buf,
size_t __n);
typedef int __io_seek_fn (void *__cookie, __off64_t *__pos, int __w);
typedef int __io_close_fn (void *__cookie);
# 389 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
extern int __underflow (_IO_FILE *);
extern int __uflow (_IO_FILE *);
extern int __overflow (_IO_FILE *, int);
# 433 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
extern int _IO_getc (_IO_FILE *__fp);
extern int _IO_putc (int __c, _IO_FILE *__fp);
extern int _IO_feof (_IO_FILE *__fp) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int _IO_ferror (_IO_FILE *__fp) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int _IO_peekc_locked (_IO_FILE *__fp);
extern void _IO_flockfile (_IO_FILE *) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern void _IO_funlockfile (_IO_FILE *) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int _IO_ftrylockfile (_IO_FILE *) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 462 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/libio.h" 3 4
extern int _IO_vfscanf (_IO_FILE * __restrict, const char * __restrict,
__gnuc_va_list, int *__restrict);
extern int _IO_vfprintf (_IO_FILE *__restrict, const char *__restrict,
__gnuc_va_list);
extern __ssize_t _IO_padn (_IO_FILE *, int, __ssize_t);
extern size_t _IO_sgetn (_IO_FILE *, void *, size_t);
extern __off64_t _IO_seekoff (_IO_FILE *, __off64_t, int, int);
extern __off64_t _IO_seekpos (_IO_FILE *, __off64_t, int);
extern void _IO_free_backup_area (_IO_FILE *) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 42 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
typedef __gnuc_va_list va_list;
# 57 "/usr/include/stdio.h" 3 4
typedef __off_t off_t;
# 71 "/usr/include/stdio.h" 3 4
typedef __ssize_t ssize_t;
typedef _G_fpos_t fpos_t;
# 131 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/stdio_lim.h" 1 3 4
# 132 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
extern struct _IO_FILE *stdin;
extern struct _IO_FILE *stdout;
extern struct _IO_FILE *stderr;
extern int remove (const char *__filename) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int rename (const char *__old, const char *__new) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int renameat (int __oldfd, const char *__old, int __newfd,
const char *__new) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern FILE *tmpfile (void) ;
# 173 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern char *tmpnam (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern char *tmpnam_r (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
# 190 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern char *tempnam (const char *__dir, const char *__pfx)
__attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__malloc__)) ;
extern int fclose (FILE *__stream);
extern int fflush (FILE *__stream);
# 213 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fflush_unlocked (FILE *__stream);
# 232 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern FILE *fopen (const char *__restrict __filename,
const char *__restrict __modes) ;
extern FILE *freopen (const char *__restrict __filename,
const char *__restrict __modes,
FILE *__restrict __stream) ;
# 265 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern FILE *fdopen (int __fd, const char *__modes) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
# 278 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern FILE *fmemopen (void *__s, size_t __len, const char *__modes)
__attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern FILE *open_memstream (char **__bufloc, size_t *__sizeloc) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern void setbuf (FILE *__restrict __stream, char *__restrict __buf) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int setvbuf (FILE *__restrict __stream, char *__restrict __buf,
int __modes, size_t __n) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern void setbuffer (FILE *__restrict __stream, char *__restrict __buf,
size_t __size) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern void setlinebuf (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int fprintf (FILE *__restrict __stream,
const char *__restrict __format, ...);
extern int printf (const char *__restrict __format, ...);
extern int sprintf (char *__restrict __s,
const char *__restrict __format, ...) __attribute__ ((__nothrow__));
extern int vfprintf (FILE *__restrict __s, const char *__restrict __format,
__gnuc_va_list __arg);
extern int vprintf (const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg);
extern int vsprintf (char *__restrict __s, const char *__restrict __format,
__gnuc_va_list __arg) __attribute__ ((__nothrow__));
extern int snprintf (char *__restrict __s, size_t __maxlen,
const char *__restrict __format, ...)
__attribute__ ((__nothrow__)) __attribute__ ((__format__ (__printf__, 3, 4)));
extern int vsnprintf (char *__restrict __s, size_t __maxlen,
const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg)
__attribute__ ((__nothrow__)) __attribute__ ((__format__ (__printf__, 3, 0)));
# 365 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int vdprintf (int __fd, const char *__restrict __fmt,
__gnuc_va_list __arg)
__attribute__ ((__format__ (__printf__, 2, 0)));
extern int dprintf (int __fd, const char *__restrict __fmt, ...)
__attribute__ ((__format__ (__printf__, 2, 3)));
extern int fscanf (FILE *__restrict __stream,
const char *__restrict __format, ...) ;
extern int scanf (const char *__restrict __format, ...) ;
extern int sscanf (const char *__restrict __s,
const char *__restrict __format, ...) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 395 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fscanf (FILE *__restrict __stream, const char *__restrict __format, ...) __asm__ ("" "__isoc99_fscanf")
;
extern int scanf (const char *__restrict __format, ...) __asm__ ("" "__isoc99_scanf")
;
extern int sscanf (const char *__restrict __s, const char *__restrict __format, ...) __asm__ ("" "__isoc99_sscanf") __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__))
;
# 420 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int vfscanf (FILE *__restrict __s, const char *__restrict __format,
__gnuc_va_list __arg)
__attribute__ ((__format__ (__scanf__, 2, 0))) ;
extern int vscanf (const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg)
__attribute__ ((__format__ (__scanf__, 1, 0))) ;
extern int vsscanf (const char *__restrict __s,
const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg)
__attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) __attribute__ ((__format__ (__scanf__, 2, 0)));
# 443 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int vfscanf (FILE *__restrict __s, const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg) __asm__ ("" "__isoc99_vfscanf")
__attribute__ ((__format__ (__scanf__, 2, 0))) ;
extern int vscanf (const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg) __asm__ ("" "__isoc99_vscanf")
__attribute__ ((__format__ (__scanf__, 1, 0))) ;
extern int vsscanf (const char *__restrict __s, const char *__restrict __format, __gnuc_va_list __arg) __asm__ ("" "__isoc99_vsscanf") __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__))
__attribute__ ((__format__ (__scanf__, 2, 0)));
# 477 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fgetc (FILE *__stream);
extern int getc (FILE *__stream);
extern int getchar (void);
# 495 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int getc_unlocked (FILE *__stream);
extern int getchar_unlocked (void);
# 506 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fgetc_unlocked (FILE *__stream);
# 517 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fputc (int __c, FILE *__stream);
extern int putc (int __c, FILE *__stream);
extern int putchar (int __c);
# 537 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fputc_unlocked (int __c, FILE *__stream);
extern int putc_unlocked (int __c, FILE *__stream);
extern int putchar_unlocked (int __c);
extern int getw (FILE *__stream);
extern int putw (int __w, FILE *__stream);
extern char *fgets (char *__restrict __s, int __n, FILE *__restrict __stream)
;
# 603 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern __ssize_t __getdelim (char **__restrict __lineptr,
size_t *__restrict __n, int __delimiter,
FILE *__restrict __stream) ;
extern __ssize_t getdelim (char **__restrict __lineptr,
size_t *__restrict __n, int __delimiter,
FILE *__restrict __stream) ;
extern __ssize_t getline (char **__restrict __lineptr,
size_t *__restrict __n,
FILE *__restrict __stream) ;
extern int fputs (const char *__restrict __s, FILE *__restrict __stream);
extern int puts (const char *__s);
extern int ungetc (int __c, FILE *__stream);
extern size_t fread (void *__restrict __ptr, size_t __size,
size_t __n, FILE *__restrict __stream) ;
extern size_t fwrite (const void *__restrict __ptr, size_t __size,
size_t __n, FILE *__restrict __s);
# 673 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern size_t fread_unlocked (void *__restrict __ptr, size_t __size,
size_t __n, FILE *__restrict __stream) ;
extern size_t fwrite_unlocked (const void *__restrict __ptr, size_t __size,
size_t __n, FILE *__restrict __stream);
extern int fseek (FILE *__stream, long int __off, int __whence);
extern long int ftell (FILE *__stream) ;
extern void rewind (FILE *__stream);
# 707 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fseeko (FILE *__stream, __off_t __off, int __whence);
extern __off_t ftello (FILE *__stream) ;
# 731 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern int fgetpos (FILE *__restrict __stream, fpos_t *__restrict __pos);
extern int fsetpos (FILE *__stream, const fpos_t *__pos);
# 757 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern void clearerr (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int feof (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern int ferror (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern void clearerr_unlocked (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int feof_unlocked (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern int ferror_unlocked (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern void perror (const char *__s);
# 1 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/sys_errlist.h" 1 3 4
# 26 "/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/sys_errlist.h" 3 4
extern int sys_nerr;
extern const char *const sys_errlist[];
# 782 "/usr/include/stdio.h" 2 3 4
extern int fileno (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern int fileno_unlocked (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
# 800 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern FILE *popen (const char *__command, const char *__modes) ;
extern int pclose (FILE *__stream);
extern char *ctermid (char *__s) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 840 "/usr/include/stdio.h" 3 4
extern void flockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
extern int ftrylockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__)) ;
extern void funlockfile (FILE *__stream) __attribute__ ((__nothrow__ , __leaf__));
# 868 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 2 "hello.c" 2
# 2 "hello.c"
int main()
{
print("Hello, World!");
return 0;
}
编译阶段
编译阶段的作用是将预处理文件翻译为汇编文件。对于编译器来说，编译阶段是最复杂的处理过程，这个过程包括：
- 词法分析；
- 语法分析；
- 语义分析与中间代码产生；
- 优化；
- 目标代码生成
gcc -S hello.i -o hello.s #生成汇编代码
gcc -S hello.c -o hello.s #也可以直接将.C文件编译为汇编文件
查看hello.s汇编文件：
.file "hello.c"
.text
.section .rodata
.LC0:
.string "Hello World!"
.text
.globl main
.type main, @function
main:
.LFB0:
.cfi_startproc
pushq %rbp
.cfi_def_cfa_offset 16
.cfi_offset 6, -16
movq %rsp, %rbp
.cfi_def_cfa_register 6
leaq .LC0(%rip), %rdi
call puts@PLT
movl $0, %eax
popq %rbp
.cfi_def_cfa 7, 8
ret
.cfi_endproc
.LFE0:
.size main, .-main
.ident "GCC: (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0"
.section .note.GNU-stack,"",@progbits
汇编阶段
编译器的汇编过程就是as汇编器将.s汇编文件转换成中间目标文件。将编译过程生成的.s汇编代码转换为机器码的中间目标文件，中间目标文件是二进制文件，并不能直接运行，需要链接后才能运行。
gcc -c hello.s -o hello.o
链接阶段
链接是ld链接器把一个或多个中间目标文件和所需的静态库文件（.a）、动态库文件（.so）链接成可执行文件。
静态链接：链接静态库文件，把库文件的代码全部加到可执行文件中，生成的可执行文件较大，运行时不需要库文件；
动态链接：链接时没有把库文件代码加到可执行文件中，可执行文件运行时有链接文件加载库，节省系统开销，需要依赖库文件。gcc hello.o -o hello
交叉编译
交叉编译工具链：编译器、连接器、解释器，主要由binutils、gcc、glibc组成。
编译过程包括了预处理、编译、汇编、链接等功能。每个子功能都是一个单独的工具来实现，它们合在一起形成了一个完整的工具集。同时编译过程又是一个有先后顺序的流程，牵涉到工具的使用顺序，每个工具按照先后关系串联在一起，形成了一个编译工具链。交叉编译工具链就是为了编译跨平台体系结构的程序代码而形成的由多个子工具构成的一套完整的工具集。同时，它隐藏了预处理、编译、汇编、链接等细节，当我们指定了源文件(.c)时，它会自动按照编译流程调用不同的子工具，自动生成最终的二进制程序映像(.bin)。
注意：严格意义上来说，交叉编译器，只是指交叉编译的gcc，但是实际上为了方便，我们常说的交叉编译器就是交叉编译工具链
交叉编译工具链命名规则
在使用交叉编译链时，常常会看到下面这样的名字：
- arm-linux-gnueabihf-
- arm-none-linux-gnueabi-
- arm-cortex_a8-linux-gnueabi-
- mips-malta-linux-gnu-
这些交叉编译链的命名通常会遵循一定的规则：arch-vender-os-abi，各字段说明如下：
arch：目标cpu架构，比如mips、arm、x86、riscv等，该字段通常不会省略
vendor：提供此编译工具链的厂商名称或是厂商特定信息，该字段只是标识信息，没有实际意义，可以为none、cross、unknow或是直接省略
os：目标设备上运行的操作系统，常见的有linux、none（裸机）等
abi：应用程序二进制接口（Application Binary Interface），交叉编译链所选择的库函数和目标映像的规范，该字段常见的值有abi 、eabi（embedded abi）、gun（glibc+oabi）、gnueabi（glibc+eabi）、gnueabihf（hf 指默认编译参数支持硬件浮点功能）等。
从授权上，分为免费授权版和付费授权版。
免费版目前有三大主流工具商提供，第一是GNU（提供源码，自行编译制作），第二是 Codesourcery，第三是Linora。
收费版有ARM原厂提供的armcc、IAR提供的编译器等等，因为这些价格都比较昂贵，不适合学习用户使用，所以不做讲述。
arm-none-linux-gnueabi-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-linux-gnueabihf-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
aarch64-linux-gnu-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARMv8 64位目标中的裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-none-elf-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。
arm-none-eabi-gcc：是 GNU 推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。
根据对操作系统的支持与否，ARM GCC可分为支持和不支持操作系统，如
arm-none-eabi：这个是没有操作系统的，自然不可能支持那些跟操作系统关系密切的函数，比如fork(2)。他使用的是newlib这个专用于嵌入式系统的C库。
arm-none-linux-eabi：用于Linux的，使用Glibc
实例
1、arm-none-eabi-gcc（ARM architecture，no vendor，not target an operating system，complies with the ARM EABI）
用于编译 ARM 架构的裸机系统（包括 ARM Linux 的 boot、kernel，不适用编译 Linux 应用 Application），一般适合 ARM7、Cortex-M 和 Cortex-R 内核的芯片使用，所以不支持那些跟操作系统关系密切的函数，比如fork(2)，他使用的是 newlib 这个专用于嵌入式系统的C库。
2、arm-none-linux-gnueabi-gcc(ARM architecture, no vendor, creates binaries that run on the Linux operating system, and uses the GNU EABI)
主要用于基于ARM架构的Linux系统，可用于编译 ARM 架构的 u-boot、Linux内核、linux应用等。arm-none-linux-gnueabi基于GCC，使用Glibc库，经过 Codesourcery 公司优化过推出的编译器。arm-none-linux-gnueabi-xxx 交叉编译工具的浮点运算非常优秀。一般ARM9、ARM11、Cortex-A 内核，带有 Linux 操作系统的会用到。
3、arm-eabi-gcc
Android ARM 编译器。
4、armcc
ARM 公司推出的编译工具，功能和 arm-none-eabi 类似，可以编译裸机程序（u-boot、kernel），但是不能编译 Linux 应用程序。armcc一般和ARM开发工具一起，Keil MDK、ADS、RVDS和DS-5中的编译器都是armcc，所以 armcc 编译器都是收费的。
5、arm-none-uclinuxeabi-gcc 和 arm-none-symbianelf-gcc
arm-none-uclinuxeabi 用于uCLinux，使用Glibc。
arm-none-symbianelf 用于symbian 。
Codesourcery
Codesourcery推出的产品叫Sourcery G++ Lite Edition，其中基于command-line的编译器是免费的，在官网上可以下载，而其中包含的IDE和debug 工具是收费的，当然也有30天试用版本的，目前CodeSourcery已经由明导国际(Mentor Graphics)收购，所以原本的网站风格已经全部变为 Mentor 样式，但是 Sourcery G++ Lite Edition 同样可以注册后免费下载。
Codesourcery一直是在做ARM目标 GCC 的开发和优化，它的ARM GCC在目前在市场上非常优秀，很多 patch 可能还没被gcc接受，所以还是应该直接用它的（而且他提供Windows下[mingw交叉编译的]和Linux下的二进制版本，比较方便；如果不是很有时间和兴趣，不建议下载 src 源码包自己编译，很麻烦，Codesourcery给的shell脚本很多时候根本没办法直接用，得自行提取关键的部分手工执行，又费精力又费时间，如果想知道细节，其实不用自己编译一遍，看看他是用什么步骤构建的即可，如果你对交叉编译器感兴趣的话。
ABI 和 EABI
- ABI：二进制应用程序接口(Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)。在计算机中，应用二进制接口描述了应用程序（或者其他类型）和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。
- EABI：嵌入式ABI。嵌入式应用二进制接口指定了文件格式、数据类型、寄存器使用、堆积组织优化和在一个嵌入式软件中的参数的标准约定。开发者使用自己的汇编语言也可以使用 EABI 作为与兼容的编译器生成的汇编语言的接口。
两者主要区别是，ABI是计算机上的，EABI是嵌入式平台上（如ARM，MIPS等）。
arm-linux-gnueabi-gcc 和 arm-linux-gnueabihf-gcc
两个交叉编译器分别适用于 armel 和 armhf 两个不同的架构，armel 和 armhf 这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略（有 fpu 的 arm 才能支持这两种浮点运算策略）。
其实这两个交叉编译器只不过是 gcc 的选项 -mfloat-abi 的默认值不同。gcc 的选项 -mfloat-abi 有三种值 soft、softfp、hard（其中后两者都要求 arm 里有 fpu 浮点运算单元，soft 与后两者是兼容的，但 softfp 和 hard 两种模式互不兼容）：
soft： 不用fpu进行浮点计算，即使有fpu浮点运算单元也不用，而是使用软件模式。
softfp： armel架构（对应的编译器为 arm-linux-gnueabi-gcc ）采用的默认值，用fpu计算，但是传参数用普通寄存器传，这样中断的时候，只需要保存普通寄存器，中断负荷小，但是参数需要转换成浮点的再计算。
hard： armhf架构（对应的编译器 arm-linux-gnueabihf-gcc ）采用的默认值，用fpu计算，传参数也用fpu中的浮点寄存器传，省去了转换，性能最好，但是中断负荷高。
把以下测试使用的C文件内容保存成 mfloat.c：
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double a,b,c;
a = 23.543;
b = 323.234;
c = b/a;
printf(“the 13/2 = %f\n”, c);
printf(“hello world !\n”);
return 0;
}
1、使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 编译，使用“-v”选项以获取更详细的信息：
arm-linux-gnueabihf-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=hard’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=hard
可看出使用hard硬件浮点模式。
2、使用 arm-linux-gnueabi-gcc 编译：
arm-linux-gnueabi-gcc -v mfloat.c
COLLECT_GCC_OPTIONS=’-v’ ‘-march=armv7-a’ ‘-mfloat-abi=softfp’ ‘-mfpu=vfpv3-d16′ ‘-mthumb’
-mfloat-abi=softfp
可看出使用softfp模式。
搭建交叉编译工具链环境
本文使用的是X86下的Ubuntu虚拟机环境，作为64位宿主机，目标是安装配置32位 ARM 交叉编译工具链。
交叉编译工具链从linaro官网下载，链接：linaro官网
- 下载对应的最新版本：gcc-linaro-13.0.0-2022.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
- 将工具包拷贝至 /usr/local/arm下，解压:
sudo mkdir /usr/local/arm
sudo chmod -R 777 arm
sudo cp gcc-linaro-13.0.0-2022.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz /usr/local/arm/
sudo tar vxf gcc-linaro-13.0.0-2022.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
- 配置交叉编译工具链的环境变量：
sudo vim /etc/profile
#在末尾添加：
export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-linaro-13.0.0-2022.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin
- 运行profile文件:
source /etc/profile
- 安装32位依赖库
（1）想要在amd64 系统上编译、链接32位代码，需要安装libc6-i386
sudo apt-get install libc6-i386
出现依赖问题，例如：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-684826.html
libc6-i386 : Depends: libc6 (= 2.27-3ubuntu1) but 2.27-3ubuntu1.6 is to be installed
需要更新合适的apt源，参考：apt源适配
（2）安装libstdc++6、lib32stdc++6库文件文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-684826.html
sudo apt-get install libstdc++6
sudo apt-get install lib32stdc++6
- 查看安装情况
查看交叉编译工具版本，如如下正确显示，则安装配置完成：
~$ arm-linux-gnueabihf-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=arm-linux-gnueabihf-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/local/arm/gcc-linaro-13.0.0-2022.10-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/../libexec/gcc/arm-linux-gnueabihf/13.0.0/lto-wrapper
Target: arm-linux-gnueabihf
Configured with: '/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/snapshots/gcc.git~master/configure' SHELL=/bin/bash --with-mpc=/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/_build/builds/destdir/x86_64-pc-linux-gnu --with-mpfr=/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/_build/builds/destdir/x86_64-pc-linux-gnu --with-gmp=/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/_build/builds/destdir/x86_64-pc-linux-gnu --with-gnu-as --with-gnu-ld --disable-libmudflap --enable-lto --enable-shared --without-included-gettext --enable-nls --with-system-zlib --disable-sjlj-exceptions --enable-gnu-unique-object --enable-linker-build-id --disable-libstdcxx-pch --enable-c99 --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-long-long --with-cloog=no --with-ppl=no --with-isl=no --disable-multilib --with-float=hard --with-fpu=vfpv3-d16 --with-mode=thumb --with-tune=cortex-a9 --with-arch=armv7-a --enable-threads=posix --enable-multiarch --enable-libstdcxx-time=yes --enable-gnu-indirect-function --with-sysroot=/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/_build/builds/destdir/x86_64-pc-linux-gnu/arm-linux-gnueabihf/libc --enable-checking=release --disable-bootstrap --enable-languages=c,c++,fortran,lto --prefix=/home/tcwg-buildslave/workspace/tcwg-gnu-build_2/_build/builds/destdir/x86_64-pc-linux-gnu --build=x86_64-pc-linux-gnu --host=x86_64-pc-linux-gnu --target=arm-linux-gnueabihf
Thread model: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib
gcc version 13.0.0 20221001 (experimental) [master revision 5299155bb80e90df822e1eebc9f9a0c8e4505a46] (GCC)
到了这里，关于嵌入式系统——交叉编译概念与环境搭建的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
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