编译工具链和交叉编译工具链简易说明

Posted 2022-02-22 Naisu Xu

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• 编译工具链
• 交叉编译工具链

编译工具链

做C/C++开发特别是嵌入式方向的肯定会涉及编译工具链和交叉编译工具链相关内容。

C/C++的程序需要经过 gcc 等编译成二进制程序才能被计算机使用，这里的 gcc 通常是泛指，包括 gcc 、 g++ 、ar 、as 、ld 等一系列工具，这些工具用在程序文件的预编译、编译、链接等整个过程中，这整一套工具就被称为 编译工具链（Toolchain）。

通常我们说gcc、g++是具体某一个功能的工具，事实上通常它完整的名称都比较长：

上图是两个不同的编译工具链，可以看到两者最大的区别就是文件名前面部分的字段，这部分字段通常会遵循一定的规则 —— arch[-vendor][-os][-abi] ，这里的各个字段都是针对 目标平台 而言的（就是编译生成的程序最终运行的平台），各字段说明如下：

• arch 目标CPU架构
  目标cpu架构比如aarch64、arm、x86、riscv等，这个字段通常不会省略；
• vendor 提供此编译工具链的厂商名称或是厂商特定信息
  这个字段只是标识信息，没有实际意义，可以为 none 、 unknow 或是直接省略；
• os 目标设备上运行的操作系统
  这个字段常见的就 linux 和 none 两个， none 基本都是用于裸机程序的， linux 指编译出的程序是运行在 linux 上的，可以使用系统线程进程等函数；
• abi 应用程序二进制接口（Application Binary Interface）
  这个字段常见的值就比较多了，比如 abi 、 eabi 、 gun 、 gnueabi 、 gnueabihf 、 uclibc、 uclibcgnueabi 等；
  eabi 指嵌入式应用程序二进制接口（（Embedded Application Binary Interface））；
  gun指使用的库为 glibc ， uclibc 使用的库为 uclibc ；
  hf 指默认编译参数支持硬件浮点功能；

交叉编译工具链

前面介绍了编译工具链的命名规则中主要体现了 目标平台 的一些信息，另外也介绍了编译工具链就是一系列的软件集合。这里就牵扯出另一个问题了，我们知道 windows 上的程序只能在 windows 上运行，macos 上的程序只能在 macos 上运行，linux 上的程序只能在 linux 上运行。所以就算是同一目标平台的编译工具链也可能分为运行在 windows 上的版本、运行在 macos 上的版本或是运行在 linux 上的版本等等。很多时候编译工具链的 运行平台 和 目标平台 是不一样的，所以就有 交叉编译工具链（Cross Toolchain） 这一说法了。

交叉编译工具链可以使用 crosstool-ng 这类工具自己编译生成，不过更常见的直接使用现成的。通常芯片或是开发板厂家都会提供交叉编译工具链或是整合了交叉编译工具链的SDK等。此外还有很多提供通用交叉编译工具链的机构或组织，可以从这些地方下载。这些下载的交叉编译工具链文件命名通常包含 目标平台 和 运行平台 信息，目标平台信息格式基本遵循前面描述，运行平台信息格式就比较随意了，下面将列举一些进行介绍。

现在热门的arm架构芯片编译工具链最常用的下载站点是下面这个：

http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/
https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/

下面是这个站点提供的一些交叉编译工具链，后面括号中的是我补充的注释：
gcc-linaro-7.5.0-2019.12-i686-mingw32_aarch64-linux-gnu （运行在x86和x64架构上的windows系统中）
gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf （运行在x86和x64架构上的linux系统中）

除了上面网站外对于arm架构芯片，arm官网也有提供交叉编译工具链：

下面链接提供的是面向 Cortex-A 系列的交叉编译工具链：
https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-a/downloads

gcc-arm-10.3-2021.07-mingw-w64-i686-arm-none-eabi (运行在x86和x64架构上的windows系统中)
gcc-arm-10.3-2021.07-x86_64-arm-none-linux-gnueabihf（运行在x86和x64架构上的linux系统中）
gcc-arm-10.3-2021.07-aarch64-arm-none-linux-gnueabihf（运行在64位arm架构上的linux系统中）

下面链接提供的是面向 Cortex-R 和 Cortex-M 系列（主要就是单片机啦）的交叉编译工具链：
https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-win32 (运行在x86和x64架构上的windows系统中)
gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-x86_64-linux（运行在x86和x64架构上的linux系统中）
gcc-arm-none-eabi-10.3-2021.10-mac (运行在mac系统中)

最后再提下版本号：
通常来说交叉编译工具链的版本号和编程语言语法版本和库版本有关，越新的交叉编译工具链就支持越新的语法和库。高版本的交叉编译工具链通常会兼容低版本的语法规则。一般的如果项目有指定交叉编译工具链的版本就用指定的版本，如果没有就选择新一些的版本。