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[導(dǎo)讀]一、GCC簡(jiǎn)介TheGNUCompilerCollection,通常簡(jiǎn)稱GCC,是一套由GNU開發(fā)的編譯器集,為什么是編輯器集而不是編譯器呢?那是因?yàn)樗粌H支持C語(yǔ)言編譯,還支持C,Ada,ObjectiveC等許多語(yǔ)言。另外GCC對(duì)硬件平臺(tái)的支持,可以所無(wú)所不在,它不僅支持X8...

編譯器:gcc、arm-linux-gcc和arm-elf-gcc的關(guān)系是什么?


一、GCC簡(jiǎn)介


The GNU Compiler Collection,通常簡(jiǎn)稱 GCC,是一套由 GNU 開發(fā)的編譯器集,為什么是編輯器集而不是編譯器呢?那是因?yàn)樗粌H支持 C 語(yǔ)言編譯,還支持 C , Ada,Objective C 等許多語(yǔ)言。另外 GCC 對(duì)硬件平臺(tái)的支持,可以所無(wú)所不在,它不僅支持 X86處理器架構(gòu), 還支持 ARM, Motorola 68000, Motorola 8800,AtmelAVR,MIPS 等處理器架構(gòu)。



二、GCC的組成結(jié)構(gòu)


GCC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由 Binutils、gcc-core、Glibc 等軟件包組成。


  • Binutils:它是一組開發(fā)工具,包括連接器,匯編器和其他用于目標(biāo)文件和檔案的工具。關(guān)于 Binutils 的介紹可以參考 Binutils 簡(jiǎn)單介紹。這個(gè)軟件包依賴于不同的目標(biāo)機(jī)的平臺(tái)。因?yàn)椴煌繕?biāo)機(jī)的指令集是不一樣的,比如 arm 跟 x86 就不一樣。

  • gcc-core:顧明之意是 GCC 的核心部分,這部分是只包含 c 的編譯器及公共部分,而對(duì)其他語(yǔ)言(C 、Ada 等)的支持包需要另外安裝,這也是 GCC 為何如此強(qiáng)大的重要原因 。gcc-core依賴于 Binutils。

  • Glibc:包含了主要的 c 庫(kù),這個(gè)庫(kù)提供了基本的例程,用于分配內(nèi)存,搜索目錄,讀寫文件,字符串處理等等。kernel 和 bootloader不需要這個(gè)庫(kù)的支持。

舉例描述下上面 3 個(gè)包是如何進(jìn)行運(yùn)作的。有一個(gè) c 源文件 test.c 源碼如下:

#include
int?main(int?argc,?char?*argv[])
{
printf("Hello Linux!!\n");
return?0;
}
編譯命令為:gcc -o test test.c 編譯生成 test 可執(zhí)行文件。gcc 編譯流程分為四個(gè)步驟:預(yù)處理、編譯 、匯編、鏈接。個(gè)人認(rèn)為預(yù)處理和編譯主要由 gcc-core 來(lái)完成,匯編和鏈接主要由 Binutils 來(lái)完成。

那么何時(shí)用到 glibc 呢?看到源碼中的 printf 函數(shù)沒(méi)有,這個(gè)函數(shù)在 GCC 中是以庫(kù)函數(shù)的形式存在,這個(gè)庫(kù)函數(shù)在 glibc 庫(kù)中,在 stdio.h 頭文件中被聲明。
總的來(lái)說(shuō),如果真正了解了上面 3 個(gè)軟件包的作用,自然就明白 GCC 是如何工作的。

三、交叉編譯

交叉編譯(或交叉建立)是這樣一種過(guò)程,它在一種機(jī)器結(jié)構(gòu)下編譯的軟件將在另一種完全不同的機(jī)器結(jié)構(gòu)下執(zhí)行。一個(gè)常見(jiàn)的例子是在 PC 機(jī)上為運(yùn)行在基于 ARM、PowerPC或 MIPS 的目標(biāo)機(jī)的編譯軟件。

幸運(yùn)的是,GCC 使得這一過(guò)程所面臨的困難要比聽起來(lái)小得多。GCC 中的一般工具通常都是通過(guò)在命令行上調(diào)用命令(如 gcc)來(lái)執(zhí)行的。在使用交叉編譯的情況下,這些工具將根據(jù)它編譯的目標(biāo)而命名。

例如,要使用交叉工具鏈為 ARM 機(jī)器編譯簡(jiǎn)單的 Hello World 程序,你可以運(yùn)行如下所示的命令:使用如下命令編譯并測(cè)試這個(gè)代碼:arm-linux-gcc -o hello hello.c。

四、arm-linux-gcc

arm-linux-gcc 是基于 ARM 目標(biāo)機(jī)的交叉編譯軟件, arm-linux-gcc 跟 GCC 所需的安裝包不同:

x86 跟 ARM 所使用的指令集是不一樣的,所以所需要的 binutils 肯定不一樣;上面提到過(guò) gcc-core 是依賴于 binutils 的,自然 ARM 跟 x86 所使用的 gcc-core 包也不一樣;glibc 一個(gè) c 庫(kù),最終是以庫(kù)的形式存在于編譯器中,自然 ARM 所使用的 glibc 庫(kù)跟 x86 同樣也不一樣,其它的依此類推。

五、arm-elf-gcc

arm-elf-gcc 跟 arm-linux-gcc 一樣,也是是基于 ARM 目標(biāo)機(jī)的交叉編譯軟件。但是它們不是同一個(gè)交叉編譯軟件,兩者是有區(qū)別的,兩者區(qū)別主要在于使用不同的 C 庫(kù)文件。

arm-linux-gcc 使用 GNU 的 Glibc,而 arm-elf-gcc 一般使用 uClibc/uC-libc 或者使用 RedHat專門為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的C庫(kù)newlib。只是所應(yīng)用的領(lǐng)域不同而已,Glibc是針對(duì)PC開發(fā)的,uClibc/uC-libc是與Glibc API兼容的小型化C語(yǔ)言庫(kù),實(shí)現(xiàn)了Glibc部分功能。

六、uClibc/uC-libc?

uClinux有兩個(gè)經(jīng)常使用的libc庫(kù):uC-libc和uClibc。雖然兩者名字很相似,其實(shí)有差別,下面就簡(jiǎn)單的介紹一下二者的不同之處。uC -libc是最早為uClinux開發(fā)的庫(kù),是Jeff Dionne和Kenneth Albanowski為在EKLs項(xiàng)目中支持m68000在Linux-8086 C庫(kù)源碼上移植的。

uC-libc是一個(gè)完全的libc實(shí)現(xiàn),但其中有一些api是非標(biāo)準(zhǔn)的,有些libc的標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。uC-libc穩(wěn)定地支持 m68000,ColdFire和沒(méi)有MMU的ARM。其主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是“小”、“輕”,并盡量與標(biāo)準(zhǔn)一致,雖然它的API和很多l(xiāng)ibc兼容,但是似乎并不像它期望的那樣和所有標(biāo)準(zhǔn)一致。

uClibc就是為了解決這個(gè)問(wèn)題從uC-libc中發(fā)展出來(lái)的。它的所有API都是標(biāo)準(zhǔn)的(正確的返回類型,參數(shù)等等),它彌補(bǔ)了uC-libc中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的libc標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)在已經(jīng)被移植到多種架構(gòu)中。一般來(lái)講,它盡量兼容glibc以便使應(yīng)用程序用uClibc改寫變的容易。

uClibc能夠在標(biāo)準(zhǔn)的 VM linux和uClinux上面使用。為了應(yīng)用程序的簡(jiǎn)潔,它甚至可以在許多支持MMU的平臺(tái)上被編譯成共享庫(kù)。Erik Anderson在uClibc背后做了很多的工作。uClibc支持許多系列的處理器:m68000,Coldfire,ARM,MIPS,v850, x86,i960,Sparc,SuperH,Alpha,PowerPC和Hitachi 8。

不斷增加的平臺(tái)支持顯示uClibc能夠很容易的適應(yīng)新的架構(gòu)。uClinux發(fā)行版提供了環(huán)境能夠讓你選擇使用uC-libc或是uClibc編譯。對(duì)于m68000和Coldfire平臺(tái)來(lái)說(shuō),選擇uC-libc還是稍微好一點(diǎn),因?yàn)樗С止蚕韼?kù),而共享庫(kù)是這些cpu經(jīng)常使用的 libc。uClibc也幾乎和所有的平臺(tái)都能很好的工作。

newlib 是一個(gè)用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼的C語(yǔ)言程序庫(kù),由libc和libm兩個(gè)庫(kù)組成,特點(diǎn)是輕量級(jí),速度快,可移植到很多CPU結(jié)構(gòu)上。newlib實(shí)現(xiàn)了許多復(fù)雜的功能,包括字符串支持,浮點(diǎn)運(yùn)算,內(nèi)存分配(如malloc)和I/O流函數(shù)(printf,fprinf()等等)。其中l(wèi)ibc提供了c 語(yǔ)言庫(kù)的實(shí)現(xiàn),而libm提供了浮點(diǎn)運(yùn)算支持。

七、C語(yǔ)言庫(kù)的選擇

在為ARM交叉編譯gcc編譯器時(shí),對(duì)gcc指定不同的配置選項(xiàng)時(shí),使用的C語(yǔ)言庫(kù)就不同,gcc編譯器默認(rèn)使用Glibc,也可以使用 uClibc/uC-libc(基本兼容Glibc API),當(dāng)使用--with-newlib時(shí),gcc編譯器不使用Glibc。當(dāng)沒(méi)有交叉編譯Glibc時(shí),可以使用--with-newlib禁止連接Glibc而編譯bootstrap gcc編譯器

從gcc源目錄下的config/arm中的t-linux和t-arm-elf中可以看出,不同的--target也影響gcc連接C語(yǔ)言庫(kù),t-linux(--target=arm-linux)默認(rèn)使用Glibc,-arm-elf(--target=arm-elf)使用- Dinhibit_libc禁止連接Glibc,這時(shí)我們就可以使用newlib等其他C語(yǔ)言庫(kù)編譯GCC工具鏈。

雖然GCC工具鏈配置了不同的的C語(yǔ)言庫(kù),但由于這些C語(yǔ)言庫(kù)都可以用來(lái)支持GCC,它們對(duì)核心數(shù)據(jù)的處理上不存在較大出入。因而arm-linux-* 和 arm-elf-*區(qū)別主要表現(xiàn)在C語(yǔ)言庫(kù)的實(shí)現(xiàn)上,例如不同系統(tǒng)調(diào)用,不同的函數(shù)集實(shí)現(xiàn),不同的ABI/啟動(dòng)代碼以及不同系統(tǒng)特性等微小的差別。

arm-linux-*和 arm-elf-*的使用沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)的標(biāo)準(zhǔn),排除不同庫(kù)實(shí)現(xiàn)的差異,gcc可以編譯任何系統(tǒng)。arm-linux-*和 arm-elf-*都可以用來(lái)編譯裸機(jī)程序和操作系統(tǒng),只是在遵循下面的描述時(shí)系統(tǒng)程序顯得更加協(xié)調(diào):

  • arm-linux-*針對(duì)運(yùn)行l(wèi)inux的ARM機(jī)器,其依賴于指定的C語(yǔ)言庫(kù)Glibc,因?yàn)橥瑯邮褂肎libc的linux而使得arm-linux-*在運(yùn)行l(wèi)inux的ARM機(jī)器上編譯顯得更加和諧。

  • arm-elf-*則是一個(gè)獨(dú)立的編譯體系,不依賴于指定的C語(yǔ)言庫(kù)Glibc,可以使用newlib等其他C語(yǔ)言庫(kù),不要求操作系統(tǒng)支持,當(dāng)其使用為嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一些輕巧的C語(yǔ)言庫(kù)時(shí)編譯裸機(jī)程序(沒(méi)有l(wèi)inux等大型操作系統(tǒng)的程序),如監(jiān)控程序,bootloader等能使得系統(tǒng)程序更加小巧快捷。


作者:求佛_ce123

來(lái)源:CSDN

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