Linux 应用开发基础01-编译工具

交叉编译工具为 ARM 编译程序
GCC 编译器使用
Makefile 的使用

交叉编译工具为 ARM 编译程序

gcc 编译可执行程序 hello_gcc

$ gcc -o hello_gcc hello.c 
$ ls
hello  hello.c  hello_gcc
$ file hello_gcc 
hello_gcc: ELF 64-bit LSB shared object, x86-64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=18032f92c07c12275cdaf06e541562db6fa7021d, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped

x86-64上的可执行程序

在开发板上运行

[root@imx6ull:/mnt]# ./hello_gcc
-bash: ./hello_gcc: cannot execute binary file: Exec format error

架构不同，运行出错 cannot execute binary file: Exec format error

使用交叉编译工具编译，并在开发板上运行（开发板通过 NFS和开发板文件夹共享）

$ arm-buildroot-linux-gnueabihf-gcc -o hello hello.c
$ ls
hello  hello.c  hello_gcc
$ file hello
hello: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-armhf.so.3, for GNU/Linux 4.9.0, not stripped

可以正常运行

[root@imx6ull:/mnt]# ./hello    
Hello, world!

GCC 编译器使用

常用命令示例

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

编译过程

通过在 gcc 编译命令后面添加 “-v” 标志，可以查看编译过程，“-o”包含编译的三个过程：编译、汇编和链接过程。编译命令在第 12、33 和 38行。

简化的过程如下：

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 ....

每个过程也可以用单独命令实现：

gcc -E -o hello.i hello.c 
gcc -S -o hello.s hello.i 
gcc -c -o hello.o hello.s

常用编译选项

参数	描述
-E	预处理。开发过程想快速确定某个宏，可以使用"-E -dM"	compiler
-c	编译、汇编指定的源文件（也就是编译源文件），但是不进行链接	compiler
-o	用来指定输出文件	output
-I	指定头文件目录
-L	为 gcc 增加一个搜索链接库的目录
-l	用来指定程序要链接的库	link

编译多个文件

一起编译、链接:
gcc -o test main.c sub.c
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

制作使用动态库

制作、编译:

gcc -c -o main.o  main.c 
gcc -c -o sub.o   sub.c 
gcc -shared -o libsub.so sub.o  sub2.o  sub3.o(可以使用多个.o 生成动态库) 
gcc -o test main.o  -lsub  -L /libsub.so/所在目录/

运行
1. 先把 libsub.so 放到 Ubuntu 的/lib 目录,然后就可以运行 test 程序。
2. 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:
  export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/a ./test

制作使用静态库

gcc -c -o main.o  main.c 
gcc -c -o sub.o   sub.c 
ar  crs libsub.a sub.o  sub2.o  sub3.o(可以使用多个.o 生成静态库) 
gcc  -o  test  main.o  libsub.a  (如果.a 不在当前目录下,需要指定它的绝对或相对路径

运行: 不需要把静态库 libsub.a 放到板子上。
注意:执行 arm-linux-gnueabihf-gcc -c -o sub.o sub.c 交叉编译需要在最后面加上 -fPIC 参数

其他有用的选项

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)

选项详细说明见第四篇2.3-2.9节

Makefile 的使用

Makefile 效果

gcc -o test a.c b.c

缺点：对所有文件都在处理一次，应该分别编译最后链接

gcc -c -o a.o a.c
gcc -c -o b.o b.c
gcc -o test a.o b.o

通过 makefile 编译

test: a.o b.o
    gcc -o test a.o b.o
a.o: a.c
    gcc -c -o a.o a.c
b.o: b.c
    gcc -c -o b.o b.c

修改a.c，编译过程如下：
编译目标 test，由于 a.c 修改，需要执行gcc -c -o a.o a.c命令，编译最新的 a.o。b.c 未修改，因此保留 b.o,最后gcc -o test a.o b.o将 test 编译出来。

Makefile 简介

参考【第4篇】嵌入式Linux应用开发基础知识 3-1 到 3-6 章节，相关资料点这里下载。
更详细的教程可以参考这里。

通用 Makefile 使用

适用范围

参考Linux内核的Makefile编写了一个通用的Makefile，它可以用来编译应用程序：
① 支持多个目录、多层目录、多个文件；
② 支持给所有文件设置编译选项；
③ 支持给某个目录设置编译选项；
④ 支持给某个文件单独设置编译选项；
⑤ 简单、好用。

组成和介绍

本程序的Makefile分为3类:

各级子目录的Makefile：
它最简单，形式如下：

 EXTRA_CFLAGS  := 
 CFLAGS_file.o := 
 
 obj-y += file.o
 obj-y += subdir/

说明

"obj-y += file.o" 表示把当前目录下的 file.c 编进程序里，
"obj-y += subdir/" 表示要进入 subdir 这个子目录下去寻找文件来编进程序里，是哪些文件由subdir目录下的Makefile决定。
"EXTRA_CFLAGS",它给当前目录下的所有文件(不含其下的子目录)设置额外的编译选项, 可以不设置
"CFLAGS_xxx.o",它给当前目录下的 xxx.c 设置它自己的编译选项, 可以不设置

注意:

"subdir/"中的斜杠"/"不可省略
顶层Makefile中的CFLAGS在编译任意一个.c文件时都会使用
CFLAGS EXTRA_CFLAGS CFLAGS_xxx.o 三者组成xxx.c的编译选项

顶层目录的Makefile：

它除了定义obj-y来指定根目录下要编进程序去的文件、子目录外，
主要是定义工具链前缀CROSS_COMPILE,
定义编译参数CFLAGS,
定义链接参数LDFLAGS,
这些参数就是文件中用export导出的各变量。
层目录的Makefile.build：
这是最复杂的部分，它的功能就是把某个目录及它的所有子目录中、需要编进程序去的文件都编译出来，打包为built-in.o
详细的讲解请看视频。

怎么使用这套Makefile

把顶层Makefile, Makefile.build放入程序的顶层目录
在各自子目录创建一个空白的Makefile
例子：在 a 子目录下创建空白 Makefile

├── a
│   ├── Makefile
│   ├── sub2.c
│   └── sub3.c
├── include
│   ├── sub2.h
│   ├── sub3.h
│   └── sub.h
├── main.c
├── Makefile
├── Makefile.build
└── sub.c

确定编译哪些源文件
修改顶层目录和各自子目录Makefile的obj-y :
obj-y += xxx.o
obj-y += yyy/
这表示要编译当前目录下的xxx.c, 要编译当前目录下的yyy子目录

例子：主目录下 Makefile 添加编译编译目标。根据 main.c 和 sub.c 添加 obj_y。
```
obj-y += main.o
obj-y += sub.o
obj-y += a/
```
同样在子目录 Makefile 下，添加如下内容：
```
obj-y += sub2.o
obj-y += sub3.o
```

确定编译选项、链接选项
修改顶层目录Makefile的CFLAGS，这是编译所有.c文件时都要用的编译选项;
修改顶层目录Makefile的LDFLAGS，这是链接最后的应用程序时的链接选项;

 CFLAGS := -Wall -O2 -g
 CFLAGS += -I $(shell pwd)/include
 
 LDFLAGS :=

修改各自子目录下的Makefile：
"EXTRA_CFLAGS", 它给当前目录下的所有文件(不含其下的子目录)设置额外的编译选项, 可以不设置
"CFLAGS_xxx.o", 它给当前目录下的xxx.c设置它自己的编译选项, 可以不设置

例子：a/sub2.c，有一个条件编译选项，DEBUG

#include <stdio.h>
#include <sub2.h>

void sub2_fun(void)
{
    printf("Sub2 fun, B = %d!\n", B);
#ifdef DEBUG
        printf("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
#endif
}

a/sub3.c，有两个条件编译选项，DEBUG 和 DEBUG_SUB3

#include <stdio.h>
#include <sub3.h>

void sub3_fun(void)
{
    printf("Sub3 fun, C = %d!\n", C);

#ifdef DEBUG
                printf("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
#endif

#ifdef DEBUG_SUB3
                printf("It is only debug info for sub3.\n");
#endif

}

添加 EXTRA_CFLAGS

EXTRA_CFLAGS := DEBUG

obj-y += sub2.o
obj-y += sub3.o

编译运行查看结果

Main fun!
Sub fun,  A = 1!
Sub2 fun, B = 2!
sub2.c sub2_fun line 8
Sub3 fun, C = 3!
sub3.c sub3_fun line 9

sub2.c 和 sub3.c 中编译选项打开，打印日志记录

添加 CFLAGS_xxx.o

EXTRA_CFLAGS := -D DEBUG
CFLAGS_sub3.o := -D DEBUG_SUB3

obj-y += sub2.o
obj-y += sub3.o