Linux应用开发基础知识——交叉编译与gcc编译（一）

前言：

源文件需要经过编译才能生成可执行文件。在 Windows 下进行开发时，只需要点几个按钮即可编译，集成开发环境(比如 Visual studio)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；即使使用集成开发工具，也需要掌握一些编译选项。 PC 机上的编译工具链为 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，必须使用交叉编译工具 xxx-gcc、xxx-ld 等(不同版本的编译器的前缀不一样，比如 arm-linuxgcc)，下面分别介绍。

一、交叉编译 hello.c

1.gcc编译

编辑

2 .交叉编译、测试 tslib

二、 hello程序的引申

1.怎么确定交叉编译器中头文件的默认路径？

2.怎么自己指定头文件目录？

3.怎么确定交叉编译器中库文件的默认路径？

4.怎么自己指定库文件目录、指定要用的库文件？

三、GCC 编译器的使用

GCC 编译过程

（1）编译流程

（2）编译步骤

（3）gcc 使用示例

（4）常用编译选项

（5）怎么编译多个文件

（6）制作、使用动态库

（7）制作、使用静态库

（8）动态库与静态库区别

（9）很有用的选项

一、交叉编译 hello.c

1.gcc编译

hello.c 的源码如下：

#include <stdio.h>


/* 执行命令: ./hello abcd 
 * argc = 2
 * argv[0] = ./hello
 * argv[1] = abcd
 */

int main(int argc, char **argv)
{
	if (argc >= 2)
		printf("Hello, %s!\n", argv[1]);
	else
		printf("Hello, world!\n");
	return 0;
}

在 Ubuntu 中可以执行以下命令编译、执行：


book@100ask:~$ gcc -o hello hello.c
book@100ask:~$
book@100ask:~$ ./hello

上述命令编译得到的可执行程序 hello 可以在 Ubuntu 中运行，但是如果把它放到 ARM 板子上去，它是无法执行的。因为它是使用 gcc 编译的，是给 PC 机编译的，里面的机器指令是 x86 的。

查看hello文件类型

file hello

2 .交叉编译、测试 tslib

我们要想给 ARM 板编译出 hello 程序，需要使用交叉编译工具链，比如：

arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o hello hello.c

这样编译出来的 hello 程序才可以在 ARM 板子上运行。

Ubuntu目录/home/book/nfs_rootfs挂载到开发板的/mnt中：

[root@100ask:~]# mount -t nfs -o nolock,vers=3 192.168.5.11:/home/book/nfs_rootfs /mnt

交叉编译配置：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~$ export ARCH=arm
book@100ask:~$ export CROSS_COMPILE=arm-buildroot-linux-gnueabihf-
book@100ask:~$ export PATH=$PATH:/home/book/100ask_imx6ull-sdk/ToolChain/gcc-linaro-6.2.1-2016.11-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin

交叉编译 tslib：

// 对于 IMX6ULL，命令如下
book@100ask:~$ arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o hello hello.c
book@100ask:~$ file hello

拷贝到挂载目录上：

book@100ask:~$ cp hello /home/book/nfs_rootfs/

在开发板上再次执行./hello的程序成功运行

二、 hello程序的引申

1.怎么确定交叉编译器中头文件的默认路径？

位于系统目录，进入交叉编译器的目录里，执行：find -name “stdio.h”，它位于一个 “include”目录下的根目录里。这个“include”目录，就是要找的路径。

2.怎么自己指定头文件目录？

编译时，加上“-I ”这样的选项。

3.怎么确定交叉编译器中库文件的默认路径？

位于系统目录，进入交叉编译器的目录里，执行：find -name lib，可以得到 xxxx/lib、 xxxx/usr/lib，一般来说这 2 个目录就是要找的路径。如果有很多类似的 lib，进去看看，有很多 so 文件的目录一般就是要找的路径。

4.怎么自己指定库文件目录、指定要用的库文件？

编译时，加上“-L ”这样的选项，用来指定库目录；

编译时，加上“-labc”这样的选项，用来指定库文件 libabc.so。

三、GCC 编译器的使用

GCC 编译过程

（1）编译流程

一个 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。

通过不同的 gcc 选项可以控制这些过程：

在日常交流中通常使用“编译”统称这 4 个步骤，如果不是特指这 4 个步骤中的某一个，本教程也依惯例使用“编译”这个统称。

进入事先准备好的文件中

book@100ask:~/02_options/01_hello$  cd 02_options/01_hello

gcc -o hello hello.c // 输出名为 hello 的可执行程序，然后可以执行./hello

（2）编译步骤

执行“gcc -o hello hello.c -v”时，可以查看到这些步骤

gcc -o hello hello.c -v

cc1 main.c -o /tmp/ccXCx1YG.s
as -o /tmp/ccZfdaDo.o /tmp/ccXCx1YG.s

cc1 sub.c -o /tmp/ccXCx1YG.s
as -o /tmp/ccn8Cjq6.o /tmp/ccXCx1YG.s

collect2 -o test /tmp/ccZfdaDo.o /tmp/ccn8Cjq6.o ....

可以手工执行以下命令体验一下这4个步骤：

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

1）执行 gcc -E -o hello.i hello.c 生成的hello.i文件

进行预处理把.c文件里的头文件找到，编译开关用起来，宏定义展开

2）执行gcc -S -o hello.s hello.i 生成的hello.s文件

进行编译生成各种汇编

3）执行 gcc -c -o hello.o hello.s 生成hello.o文件

进行汇编生成机器语言

4）执行 gcc -o hello hello.o 生成hello文件

进行链接为应用程序

（3）gcc 使用示例

gcc hello.c // 输出一个名为 a.out 的可执行程序，然后可以执行./a.out
gcc -o hello hello.c // 输出名为 hello 的可执行程序，然后可以执行./hello
gcc -o hello hello.c -static // 静态链接
gcc -c -o hello.o hello.c // 先编译(不链接)
gcc -o hello hello.o // 再链接

（4）常用编译选项

在我们编程中会经常出现找不到头文件的错误，我们可以指定执行当前目录，当前目录没有的时候再去系统文件库里寻找。

（5）怎么编译多个文件

1）一起编译、链接：

gcc -o test main.c sub.c

2）分开编译，统一链接：

gcc -c -o main.o main.c
gcc -c -o sub.o sub.c
gcc -o test main.o sub.o

（6）制作、使用动态库

第1步制作、编译：

book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -c -o main.o main.c
book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -c -o sub.o sub.c
book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -shared -o libsub.so sub.o sub2.o sub3.o(可以使用多个.o 生成动态库)
book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -o test2 main.o -L ./ -lsub

第2步运行：

先把 libsub.so 放到 Ubuntu 的/lib 目录，然后就可以运行 test2程序。

如果不想把 libsub.so 放到/lib，也可以放在某个目录比如/a，然后如下执行：

book@100ask:~/02_multi_files$ export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:./

（7）制作、使用静态库

book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -c -o main.o main.c
book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -c -o sub.o sub.c
book@100ask:~/02_multi_files$ ar crs libsub.a sub.o
book@100ask:~/02_multi_files$ gcc -o test main.o libsub.a

运行：不需要把静态库 libsub.a 放到板子上。

注意：执行 arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -c -o sub.o sub.c 交叉编译需要在最后面加上-fPIC 参数。

（8）动态库与静态库区别

test:链接了静态库libsub.a，但是其他库是动态链接的

test2:链接了动态库libsub.so，其他库也是动态链接的

（9）很有用的选项

gcc -E main.c // 查看预处理结果，比如头文件是哪个
gcc -E -dM main.c > 1.txt // 把所有的宏展开，存在 1.txt 里
gcc -Wp,-MD,abc.dep -c -o main.o main.c // 生成依赖文件 abc.dep，后面 Makefile 会用
echo 'main(){}'| gcc -E -v - // 它会列出头文件目录、库目录(LIBRARY_PATH)