转自百度百科交叉编译的概念

最新推荐文章于 2024-12-09 21:48:55 发布

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本文介绍了交叉编译的概念及其应用场景，解释了为何在嵌入式系统开发中需要使用交叉编译，同时对比了交叉编译与本机编译的区别。文章还详细列举了几种常见的交叉编译实例。

交叉编译呢，简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（Operating System）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称；而x86 WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。

一个经常会被问到的问题就是，“既然我们已经有了主机编译器，那为什么还要交叉编译呢？”其实答案很简单，没办法啊！有时是因为目的平台上不允许或不能够安装我们所需要的编译器，而我们又需要这个编译器的某些特征；有时是因为目的平台上的资源贫乏，无法运行我们所需要编译器；有时又是因为目的平台还没有建立，连操作系统都没有，根本谈不上运行什么编译器。

另一个经常会被问到的问题就是：“既然可以交叉编译，那还要主机编译干吗？”其实答案也很简单，交叉编译是不得已而为之！与主机编译相比，交叉编译受的限制更多，虽然在理论上我们可以做任何形式的交叉编译，但事实上，由于受到专利、版权、技术的限制，并不总是能够进行交叉编译，尤其是在业余条件下！举例来说，我们至今无法生成惠普公司专有的som格式的可执行文件，因此我们根本无法做目的平台为HPPA-HPUX的交叉编译。

就我们这个项目而言，需要交叉编译的原因有两个：首先，在项目的起始阶段，目的平台尚未建立，因此需要做交叉编译，以生成我们所需要的bootloader（启动引导代码）以及操作系统核心；其次，当目的平台能启动之后，由于目的平台上资源的限制，当我们编译大型程序时，依然可能需要用到交叉编译。

交叉编译这个概念的出现和流行是和嵌入式系统的广泛发展同步的。我们常用的计算机软件，都需要通过编译的方式，把使用高级计算机语言编写的代码（比如C代码）编译（compile）成计算机可以识别和执行的二进制代码。比如，我们在Windows平台上，可使用 Visual C++ 开发环境，编写程序并编译成可执行程序。这种方式下，我们使用PC平台上的Windows工具开发针对Windows本身的可执行程序，这种编译过程称为native compilation，中文可理解为本机编译。然而，在进行嵌入式系统的开发时，运行程序的目标平台通常具有有限的存储空间和运算能力，比如常见的 ARM 平台，其一般的静态存储空间大概是16到32MB，而CPU的主频大概在100MHz到500MHz之间。这种情况下，在ARM平台上进行本机编译就不太可能了，这是因为一般的编译工具链（compilation tool chain）需要很大的存储空间，并需要很强的CPU运算能力。为了解决这个问题，交叉编译工具就应运而生了。通过交叉编译工具，我们就可以在CPU能力很强、存储空间足够的主机平台上（比如PC上）编译出针对其他平台的可执行程序。

要进行交叉编译，我们需要在主机平台上安装对应的交叉编译工具链（cross compilation tool chain），然后用这个交叉编译工具链编译我们的源代码，最终生成可在目标平台上运行的代码。常见的交叉编译例子如下：

1、在Windows PC上，利用ADS（ARM 开发环境），使用armcc 编译器，则可编译出针对ARM CPU的可执行代码。

2、在Linux PC上，利用arm-linux-gcc 编译器，可编译出针对Linux ARM平台的可执行代码。

3、在Windows PC上，利用cygwin环境，运行arm-elf-gcc 编译器，可编译出针对ARM CPU的可执行代码。

在做实际工作之前，我想我们应该先掌握一些关于交叉编译的基本知识，其实说白了也就是理解一些我们经常会碰到的英文单词：

宿主机（host）：编辑和编译程序的平台，一般是基于X86的PC机，通常也被称为主机。

目标机（target）：用户开发的系统，通常都是非X86平台。host编译得到的可执行代码在target上运行。

prefix: 交叉编译器的安装位置。

xxx-xxxx-xxxxx 平台描述。

我们在主机平台上开发程序，并在这个平台上运行交叉编译器，编译我们的程序；而由交叉编译器生成的程序将在目的平台上运行。这里值得说明得是平台描述，象arm-linux、i386-pc-linux2.4.3这样的字符串我们经常会看到，其实它是用来描述平台的，它有完整格式、缩减格式和别名之分。完整格式是：CPU-制造厂商- 操作系统，如sparc-sun-sunos4.1.4，说明平台所使用的CPU是sparc，制造厂商是sun，上面运行的操作系统是SunOS，版本是4.1.4。当然，我们都不愿记这么长的东西，因此可以使用短格式，短格式中有选择地去除了制造厂商、软件版本等信息，因此我们同样可以用sparc-sunos或sparc-sunos-sunos4来描述这个平台。如果觉得这个还是太麻烦，那就可以使用别名，sun4m就可以很简单地描述这个平台。需要注意的是，并不是所有的平台都有别名，也不是所有的短格式都可以正确地描述平台