C 語言編譯之交叉編譯
1、什麼是交叉編譯
嵌入式開發過程中，由於嵌入式平臺不一定有操作系統，也就運行不了編譯程序（如 gcc 和 llvm）。即便能運行，受限於 CPU 性能，編譯效率也會比較 “感人”。
編譯過程是將源碼轉化爲目標平臺二進制指令的過程，並不涉及二進制的執行，所以本身不存在對目標平臺的硬件依賴，因此編譯過程和執行過程可以是不同的平臺。考慮到開發效率，構建環境可以是 PC 或者服務器環境，完成編譯過程後再將二進制下載到嵌入式單板執行。這種構建環境和運行環境（主要是操作系統、處理器架構和型號）不同的情況，就涉及交叉編譯。參考維基百科中對交叉編譯的定義：交叉編譯是指在一個平臺生成另一個平臺可執行文件的過程。
2、交叉編譯的使用
1）交叉編譯器的選擇
以在 x86 Linux 環境構建 arm64 平臺下的可執行文件爲例，第一步就需要在構建環境中安裝交叉編譯器。一般在對應體系結構的官網上可以找到對應的交叉編譯器。如 arm 平臺交叉 gcc 編譯器的下載路徑爲：
https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads
在該頁面看到有很多個版本，這裏需要根據交叉編譯器的命名規則選擇適合自己的版本。一般來說，交叉編譯器的命名規則爲：
arch[-vendor][-os]-abi
arch：目標平臺的架構，如 arm，aarch64（arm64 ），riscv32，x86，x86_64 等。
vendor：提供編譯工具鏈的廠商，如 mingw-w64。
os：目標平臺的操作系統，如 linux。指示編譯器使用哪些庫和如何使用系統調用。
abi：用於指示編譯器使用的二進制接口（Application Binary Interface）類型，如 gnueabi 表示 GNU 的 EABI（Embedded Application Binary Interface）。gnueabihf 在 gnieabi 的基礎上指示編譯器使用硬件浮點單元進行浮點運算（不帶 hf 的編譯器使用軟件浮點）。abi 相同的二進制可以進行互操作。
並不是所有的編譯器都會嚴格按照這個規則命名，還有的命名規則中將 vendor 替換爲了 core，用於指示具體的 CPU 型號，如 arm-cortex_a8-linux-gnueabi。
常見的交叉編譯器：
arm-none-eabi：arm 架構，不含 vendor，目標平臺不帶 OS（裸機系統），使用 ARM 的 eabi。
aarch64-none-linux-gnueabihf：aarch64 架構，不含 vendor，目標平臺爲 Linux 系統，使用支持硬件浮點的 GNU EABI。
x86_64-w64-mingw32：x86_64 架構，廠商爲 mingw-w64（w64 = mingw-64），二進制接口爲 mingw32（Minimalist GNU for windows）。
arm-elf-eabi：arm 架構，不含 vendor，構建可以跑在任何支持 elf 文件並且支持 EABI 的系統上。
arm-elf：用於構建操作系統無關的 arm 體系結構下通用的 elf 文件。
通過以上介紹，就可以根據自己的構建環境在 arm 官網選擇適合自己的工具鏈了。
2）交叉編譯器的使用
選擇完合適的交叉編譯器後，還需要通過編譯選項給編譯器傳遞目標平臺的更多信息，方便編譯器生成正確且高效的可執行文件。這些選項往往和體系結構相關，需要查看編譯器手冊中對應體系結構相關的描述使用。以 aarch64 體系結構爲例爲例，和交叉編譯相關的編譯選項有：
-mabi=name
用於指定特定的數據模型，比如可以通過 "ilp32" 指示編譯器將 int、long 和 pointer 都按照 32 位處理。
-mbig-endian/-mlittle-endian
用於指定生成大端 / 小端的代碼。
-march=name
用於指定特定的體系結構，編譯器據此決定如何生成彙編指令。aarch64 下可選的體系結構有：armv8-a、armv8.1-a、armv8.2-a…armv8.7-a、armv9-a、armv8-r 等。
-mtune=name/-mcpu=name
用於指定具體的 CPU 型號，編譯器可據此執行更具體的優化。可選的型號有：generic、cortex-a35、cortex-a53、cortex-a55、cortex-a57、cortex-a72、cortex-a73、cortex-a75、cortex-a76、cortex-a77、cortex-a78、cortex-a78ae、cortex-r82、cortex-x1、cortex-x2、cortex-a510、cortex-a710 等。還可指定爲 cortex-a57.cortex-a53、cortex-a72.cortex-a53、cortex-a73.cortex-a35、cortex-a75.cortex-a55、cortex-a76.cortex-a55 等指示編譯器針對 big.LITTLE 架構進行優化。還可以指定爲 native，編譯器可以根據構建環境的 CPU 型號進行優化。
當 march、mtune 和 mcpu 均未指定時，編譯器將盡可能生成通用的指令。而如果 多個選項均提供且存在衝突時，march 和 mtune 選項的設置將擁有更高的優先級。
march 和 mcpu 選項可以根據 CPU 支持的特性類型通過 arch/cpu{+[no]feature} 的形式對某些特性進行開關設置。相關的特性有：crc（使能 CRC 擴展）、crypto（使能 crypto 擴展）、fp（使能硬件浮點單元）、simd（使能 SIMD 指令）、sha2（使能 sha2 擴展）、sha3（使能 sha3 擴展）、sm4（使能 sm4 擴展）。
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