Linux编译过程与交叉编译
一.GCC由来
GCC(GNU
编译器套件)是一个自由开源的编程工具集,用于编译和链接C、C++和其他编程语言的程序。它由理查德·斯托曼(Richard Stallman)和其他自由软件基金会(Free Software Foundation)的成员开发,旨在创造一个与UNIX操作系统兼容的编译器。
GCC最初的开发始于1984年,当时理查德·斯托曼创建了GNU项目,这个项目的目标是提供一个自由的UNIX操作系统。为了实现这个目标,他意识到需要一个高质量的编译器。
GCC最初是以C语言编写的,用于编译C程序。随着时间的推移,它逐渐发展成一个支持更多编程语言的工具集,包括C++、Objective-C、Fortran、Ada和其他语言。GCC的设计注重可移植性和扩展性,使其能够在各种不同的操作系统和硬件平台上工作。
GCC在自由软件社区中取得了巨大的成功,并成为许多开源项目的标准编译器。它在许多操作系统中被广泛使用,包括GNU/Linux、FreeBSD、Solaris和Mac OS X等。GCC的开发和维护仍然活跃,不断更新和改进以适应新的编程语言和技术。
二.POSIX接口
POSIX(Portable Operating System Interface,可移植操作系统接口)是一套定义了操作系统接口标准的规范集合,旨在促进不同操作系统之间的可移植性和互操作性。
POSIX接口最初由IEEE组织提出,并在1988年被标准化为IEEE标准1003。它的设计目标是为UNIX及其类似系统(如Linux、BSD等)提供一个一致的接口标准,使得在这些系统上编写的程序能够在不同系统中无需修改地移植。
POSIX接口涵盖了许多方面,包括文件操作、进程管理、线程、信号处理、输入输出、网络编程等。它定义了许多函数调用、数据类型和系统常量,程序员可以使用这些接口来编写可移植的系统软件。
通过遵循POSIX接口,开发人员可以使他们的程序能够在不同的POSIX兼容操作系统上运行,而不需要进行很多的修改。这为软件开发和移植提供了更大的灵活性和效率。
需要注意的是,虽然POSIX接口主要针对UNIX相关系统,但也有其他操作系统(如Windows)提供了POSIX兼容层,以便与POSIX软件进行互操作。这样一来,使用POSIX接口编写的程序可以在更广泛的平台上运行。
三.GCC编译工具链
GCC(GNU编译器套件)和Binutils都是开源软件工具,常常一起使用来进行软件开发。下面分别介绍一下它们:
-
GCC(GNU编译器套件):GCC是一款功能丰富、高度可配置的编译器。它支持多种编程语言,包括C、C++、Objective-C、Fortran、Ada等。GCC的主要组成部分是编译器前端、编译器后端和代码优化器。
- 编译器前端:负责解析源代码、进行语法分析和生成中间表示形式(如抽象语法树),并进行语义分析和类型检查。
- 编译器后端:将中间表示形式转换为目标机器的汇编代码。
- 代码优化器:负责对生成的汇编代码进行优化,以提高程序的性能和效率。
GCC还内置了预处理器、汇编器和链接器等工具,它们可以一起构成完整的编译工具链。
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Binutils:Binutils是一组用于处理二进制文件的工具集。它包含了一些常用的工具,如汇编器(as)、链接器(ld)、库管理器(ar)、调试器(gdb)等等。
- 汇编器(as):将汇编代码翻译成机器代码。
- 链接器(ld):将多个目标文件和库文件链接在一起,生成可执行文件或共享库文件。
- 库管理器(ar):用于创建、操作和管理静态库文件。
- 调试器(gdb):用于调试程序,支持断点设置、变量查看、堆栈跟踪等调试功能。
Binutils和GCC一起使用,可以完成整个软件开发的生命周期,从编译到链接,再到调试和优化。它们是GNU项目的一部分,旨在提供开源的、高质量的工具,促进自由软件的开发和可移植性。
四.什么是交叉编译
交叉编译(Cross-compilation)是指在一个操作系统或架构上开发和编译程序,但目标平台是不同于开发平台的操作系统或架构。
通常情况下,编译器会将源代码翻译成目标平台的机器代码,生成可在该平台上执行的可执行文件。但当开发平台与目标平台不同时,编译器需要具备交叉编译的能力,即可以生成适用于目标平台的可执行文件。
交叉编译在嵌入式系统和跨平台开发中非常常见。例如,要在开发平台为x86的PC上编译运行在ARM处理器上的嵌入式系统的应用程序,就需要进行交叉编译。在这种情况下,开发者需要使用能够生成ARM架构的目标文件的交叉编译器。
交叉编译的过程包括以下步骤:
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配置交叉编译环境:首先需要获取适用于目标平台的交叉编译工具链,包括交叉编译器、交叉汇编器、交叉链接器等。这些工具链会针对目标平台进行配置,以便生成适用于目标系统的可执行文件。
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编写源代码:使用开发平台上的文本编辑器或集成开发环境(IDE)编写源代码。
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交叉编译:使用交叉编译器对源代码进行编译,生成适用于目标平台的目标文件。
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链接:使用交叉链接器将目标文件与所需的库文件链接在一起,生成最终的可执行文件。
通过交叉编译,开发者可以在更便捷的开发环境下进行跨平台的开发和测试。这种方式可以提高开发效率,减少在不同平台上的编译时间,并且使得嵌入式系统的开发更加灵活和可靠。
五.裸机和Linux程序执行过程
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裸机
Linux程序执行
1.预处理,编译,汇编,链接形成可执行文件
2.通过shell命令(./textname)运行程序,创建进程实体。
3.动态链接(可没有),通过C库找到-start
(程序入口),初始化程序执行环境。
4.执行men函数
5.结束程序执行
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