在linux中，交叉編譯是指在一個平臺上生成另一個平臺上的可執行代碼，即編譯源代碼的平臺和執行源代碼編譯后程序的平臺是兩個不同的平臺。使用交叉編譯的原因：1、目標系統沒有能力在其上進行本地編譯；2、有能力進行源代碼編譯的平臺與目標平臺不同。

本教程操作環境：linux5.9.8系統、Dell G3電腦。

交叉編譯

所謂"交叉編譯（Cross_Compile）"，是指編譯源代碼的平臺和執行源代碼編譯后程序的平臺是兩個不同的平臺。比如，在Intel x86架構/Linux（Ubuntu）平臺下、使用交叉編譯工具鏈生成的可執行文件，在ARM架構/Linux下運行。

簡單地說，就是在一個平臺上生成另一個平臺上的 可執行代碼。同一個 體系結構可以運行不同的操作系統；同樣，同一個操作系統也可以在不同的體系結構上運行。

交叉編譯是相對復雜的，必須考慮如下幾個問題：

• CPU架構：比如ARM，x86，MIPS等等；

• 字節序：大端（big-endian）和小端（little-endian）；

• 浮點數的支持；

• 應用程序二進制接口（Application Binary Interface,ABI）；

為什么要使用交叉編譯呢？主要有兩個原因：

• 交叉編譯的目標系統一般都是內存較小、顯示設備簡陋甚至沒有，沒有能力在其上進行本地編譯；

• 有能力進行源代碼編譯的平臺CPU架構或操作系統與目標平臺不同；

交叉編譯工具鏈是進行交叉編譯的必不可少的工具，是嵌入式開發人員必須熟練掌握的技能。

為什么交叉編譯很難？

便攜式本機編譯很困難。

大多數程序是在 x86 硬件上開發的，在本地編譯的。交叉編譯會遇到兩種類型的問題：程序本身的問題和構建系統的問題。

第一類問題會影響所有非 x86 目標，包括本機和交叉構建。大多數程序對運行的機器類型做出假設，必須與相關平臺匹配，否則程序將無法運行。常見的假設包括：

• Word size – 將指針復制到 int 可能會在 64 位平臺上丟失數據，通過乘以 4 而不是 sizeof(long) ，確定 malloc 的大小不好。整數溢出導致細微安全漏洞，ala“if (x+y < size) memset(src+x,0,y);”，當 x=1000 時，在 32 位硬件上產生 4 GB 的 memset y=0xFFFFFFF0…

• Endianness – 不同的系統用不同的方式在內部存儲二進制數據，從磁盤或網絡中，讀取 int 或 float 數據可能需要轉換。

• Alignment – 某些平臺（例如 arm）只能從 4 字節的偶數倍的地址，讀取或寫入整數，否則出現段錯誤。處理任意alignment的處理，未alignment的數據都較慢，編譯器通常會填充結構alignment變量。將結構視為可以發送到磁盤或通過網絡發送的數據塊，需要額外的工作確保一致的表示。

• 默認簽名- “char”數據類型，默認為有符號或無符號，因平臺而異（從編譯器到編譯器），導致一些非常令人驚訝的錯誤。簡單解決方法是提供一個編譯器參數，如“-funsigned-char”，強制默認值為已知值。

• NOMMU – 如果目標平臺沒有內存管理單元，需要更改幾項內容。需要 vfork()，不是 fork()，只有某些類型的 mmap() 工作（共享或只讀，但不能在寫入時復制），堆棧不會動態增長。

大多數包的目標是在本地編譯時可移植，至少會接受補丁，修復提交到適當的開發郵件列表的任何上述問題（NOMMU 問題除外）。

然后是交叉編譯。

除了本機編譯的問題外，交叉編譯還有其自身的一系列問題：

• 配置問題- 具有單獨配置步驟的包（標準 configure/make/make install 的“./configure”部分），通常會測試字節順序或頁面大小等內容，在本機編譯時可移植。交叉編譯時，這些值在主機系統和目標系統之間不同，在主機系統上運行測試，給出錯誤的答案。當目標沒有該軟件包或版本不兼容時，配置檢測主機上，是否存在軟件包支持。

• HOSTCC vs TARGETCC -構建過程需要編譯在主機系統上運行，如上述配置測試，或生成代碼的程序（如創建 .h 文件的 C 程序，在main構建期間 #included ）。用目標編譯器替換主機編譯器，破壞在構建過程中運行庫。這樣的庫需要訪問主機和目標編譯器，需要說明何時使用。

• 工具鏈泄漏- 配置不當的交叉編譯工具鏈，將主機系統的一些內容泄漏到已編譯的程序中，導致通常易于檢測，但難以診斷和糾正的故障。工具鏈可能 #include 錯誤的頭文件，或在鏈接時搜索錯誤的庫路徑。共享庫通常依賴于其它共享庫，可能會潛入對主機系統的意外鏈接時引用。

• 庫- 動態鏈接的程序必須在編譯時，訪問適當的共享庫。目標系統的共享庫，需要添加到交叉編譯工具鏈中，以便程序可以鏈接到。

• 測試- 在本機構建上，開發系統提供了方便的測試環境。交叉編譯時，確認“hello world”構建成功，可能需要（至少）配置引導加載程序，內核，根文件系統和共享庫。

• 腳注 1：計算機類型之間最顯著的區別是執行程序的處理器，其它差異包括庫 ABI（例如 glibc 與 uClibc），具有可配置字節序的機器（arm 與 armeb），或不同模式的機器，可以運行 32 位和 64 位代碼（例如 x86 上的 x86-64）。

• 腳注 2：在構建編譯器時，第三種類型稱為“加拿大交叉”，一種不在主機系統上運行的交叉編譯器。加拿大交叉構建了一個編譯器，該編譯器在一個目標平臺上運行，另一臺目標機器生成代碼。首先創建從主機到第一個目標的臨時交叉編譯器，作為第二個目標構建另一個交叉編譯器構建這樣的外部編譯器。第一個交叉編譯器的目標成為運行新編譯器的主機，第二個目標是新編譯器生成輸出的平臺。這種技術通常用于為目標平臺交叉編譯新的本機編譯器。

• 腳注 3：現代桌面系統足夠快，模擬目標在模擬器下進行本地編譯，實際上是一種可行的策略。比交叉編譯慢得多，需要為目標查找或生成本機構建環境（無論如何都必須設置交叉編譯器），可能會因模擬器和要部署的真實硬件之間的差異崩潰。

• 腳注 4：交叉編譯工具鏈傾向于為其實用程序的名稱加上前綴，ala “armv5l-linux-gcc”。如果簡單地稱為“gcc”，主機和本機編譯器就不能同時在 $PATH 中。