交叉编译之必知必会

  做嵌入式开发，最熟悉的莫过于交叉编译了。在这篇文章中，记录自己经常使用到的相关知识，以共查阅。

1. 编译器

  嵌入式开发和桌面应用的一个很大不同就是：我们必须自己准备配置所需的工具环境。并不像Windows开发那样装一个VS就一切OK了，这其中最重要的就是编译器的准备。

• 在Ubuntu上我一般是使用sudo apt-get install arm-linux-gnu命令进行交叉编译工具的安装。但大多数时候这是行不通的。因为arm架构或者特定ARM芯片的特性（如是否支持浮点运算），导致后期使用时故障频出。
• 使用开发板提供商或芯片提供商提供的开发套件，这些往往对某些特性做了优化，是最能契合我们的芯片开发的一种方式。
• 去Linaro下载对应架构的编译程序，这些开发环境适用性很好，在没能找到官方提供的套件的时候，这是一个很好的选择。

  当然，下载安装完成后需要将可执行文件的路径加到系统的 PATH路径中

2.交叉编译器选项

2.1 编译步骤

  编译程序分为4个步骤：

• 1.预处理，生成预编译文件（.文件）：

  Gcc –E hello.c –o hello.i

• 2.编译，生成汇编代码（.s文件）：

  Gcc –S hello.i –o hello.s

• 3.汇编，生成目标文件（.o文件）：

  Gcc –c hello.s –o hello.o

• 4.链接，生成可执行文件：

  Gcc hello.o –o hello

• 记住这三个选项只要记住键盘左上角的按键 ESC即可，是不是很简单*

2.2 警告选项

  在默认情况下，警告选项是默认不打开的，后来Dock在开发的实践过程中，返现使用-Wall选项可以事先发现很多简单错误，为后期免去很多麻烦：

• 判断语句 if(a = b)
• 缺少 default分支
• 类型不匹配对比int a = 0; long b = 2; if(a == b)
• 其他Dock还未遇到的

  就是这三个简单的错误，曾经让Dock花费很多时间去调试。错误应该消灭在萌芽。

2.3 包含链接选项

  Gcc编译器默认是会自动寻找包含编译环境中的头文件和链接库，但是在使用自己的头文件和链接库时，需要自己手动指定。

• -I[path-to-include_file] 使用 -I 指定头文件的路径
• -L[path-to-lib] 使用-L 指定库文件的路径
• -lxx.so 使用-l 选项指定要链接的库文件，默认 l代替lib文件，如链接libmath.so要使用 -lmath
• -nostartfiles 不链接启动文件，即暂时不链接main函数
• -nostdlib 不链接标准库文件，在裸机程序中比较常用，如uboot中就会使用到这个选项，因为链接标准库的话，程序就会变得很大。
• -static 静态链接，这样就不会使用动态库，但后边有时需要制定 libxx.a静态库文件，同时文件体积会变得很大

2.4 objcpy objdump

  虽然说能够编译出程序并且能够运行就已经够了，但是这两个程序使我们做嵌入式程序所不能忽视的。

2.4.1 ELF格式

ELF(Executable and Linking Format)是unix-like系统下的一种文件格式，它是一种对象文件的格式，用于定义不同类型的对象文件(Object files)中都放了什么东西、以及都以什么样的格式去放这些东西。即是在程序的头部加上了一段信息：

ELF Header:
  Magic:   7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  Class:                             ELF64
  Data:                              2's complement, little endian
  Version:                           1 (current)
  OS/ABI:                            UNIX - System V
  ABI Version:                       0
  Type:                              EXEC (Executable file)
  Machine:                           Advanced Micro Devices X86-64
  Version:                           0x1
  Entry point address:               0x42dfe0
  Start of program headers:          64 (bytes into file)
  Start of section headers:          67460488 (bytes into file)
  Flags:                             0x0
  Size of this header:               64 (bytes)
  Size of program headers:           56 (bytes)
  Number of program headers:         8
  Size of section headers:           64 (bytes)
  Number of section headers:         40
  Section header string table index: 37

对应的结构体为：

typedef struct
{
        unsigned char e_ident[EI_NIDENT];     /* 魔数和相关信息 */
        Elf32_Half    e_type;                 /* 目标文件类型 */
        Elf32_Half    e_machine;              /* 硬件体系 */
        Elf32_Word    e_version;              /* 目标文件版本 */
        Elf32_Addr    e_entry;                /* 程序进入点 */
        Elf32_Off     e_phoff;                /* 程序头部偏移量 */
        Elf32_Off     e_shoff;                /* 节头部偏移量 */
        Elf32_Word    e_flags;                /* 处理器特定标志 */
        Elf32_Half    e_ehsize;               /* ELF头部长度 */
        Elf32_Half    e_phentsize;            /* 程序头部中一个条目的长度 */
        Elf32_Half    e_phnum;                /* 程序头部条目个数  */
        Elf32_Half    e_shentsize;            /* 节头部中一个条目的长度 */
        Elf32_Half    e_shnum;                /* 节头部条目个数 */
        Elf32_Half    e_shstrndx;

  但是在uboot等环境中，是无法识别这些信息的。裸机程序总是从头一条一条指令的进行执行。所以在有些情况下我们需要去掉这些信息。那就用到了objcopy命令：

objcopy用于将object的部分获全部内容拷贝到另一个object，从而可以实现格式的变换。

如 arm-linux-gnu-objcopy -O binary boot.elf boot.bin就常用来将elf转换为RAW格式，从而在裸机上运行。

2.4.2 objdump

  objdumpb即是常用的反汇编程序，Dock常用的两条命令为：

• arm--linux-objdump -d boot.elf将 elf反汇编
• arm--linux-objdump -d -b binary -m arm boot.bin 将 bin反汇编

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原文地址：https://coderdock.com