2、编译、交叉编译概念小记

前言：最近需要编译ffmpeg，然后在andriod端使用，查找拉下资料，差点把自己搞蒙，这概念太。。。，现记录下，省得以后忘喽。

一、编译

编译是将我们编写的代码翻译成计算机语言的一个过程。我们平常写的.c等文件（也称为源代码），需要经过一定的处理才能转换成机器上可运行的可执行文件。如果一开始就是用的vs这种集成开发环境，我们是注意不到这些个过程的，因为像vs这些大型集成开发环境，内部已经帮我们把这些过程都做了，我们只需要点击一个运行按钮，就会得到想要的可执行文件。

二、交叉编译

2.1 什么意思

交叉编译就是指在A平台编译出可以在B平台执行的文件，对于安卓NDK开发来说，我们经常需要使用到一些第三方库，如ffmpeg等，这些库网上提供源码，但是需要自己去编译，比如在windows下，mac下或者linux下，这就是A平台，然后我们的安卓系统就是B平台。

2.2 为什么要交叉编译

因为编译对机器性能要求比较高，因为编译过程中会产生大量的中间文件，占用磁盘，只有机器性能好，编译才能够快速。嵌入式设备一般cpu处理速度比较慢、内存小、安装编译器内存不够等。

所以，一般都是在服务器上面编译，在开发板上买那运行。比如，开发51单片机时，我们需要在keil中进行编写，然后再编译，这个过程都是在windows、mac或者linux系统下完成的，然后将生成的.hex文件下载到51单片机中去执行。

所以步骤是：先在pc端（Windows、mac、linux)系统下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。

三、编译、交叉编译工具

上面两节讲了编译概念及为什么要交叉编译，知道了是什么和为什么就需要去知道怎么做了。

对于我们开发高级语言应用，比如使用c++、.net、python、java、go等，大部分人可能都是在windows平台下开发，这里就不存在交叉编译这个概念，因为我们编译和运行都是在一个平台下执行的。

交叉编译最常见于嵌入式开发中，因为那些小板子一般都是执行编译后的文件，不参与编译过程，这个工作原理自然而然地就会产生交叉编译。

重点来了，那么我们怎么在自己的电脑上面去编译这些个可以在小板子上面执行的文件呢？答案是--编译器。

3.1 编译器

编译器是翻译代码为计算机语言的一个工具，我们平时写的代码如果想在某个特定的计算机上执行（计算机的cpu构架不同），就需要编译器来对代码进行编译汇编链接，而汇编和链接的过程对于每个不同的平台上过程都不一样。

像前面我们提到的vs集成开发环境，里面已经集成了编译器，还有clion等工具。对于.java、python等编译器这里不做介绍，只是针对c、c++编译器做介绍。

3.2 GCC、G++、clang、clang++

GCC（GNU Compiler Collection，GNU编译器套装），是一套由 GNU 开发的编程语言编译器集。它是一套以 GPL 及 LGPL 许可证所发行的自由软件，也是 GNU计划的关键部分，亦是自由的类Unix及苹果电脑 Mac OS X 操作系统的标准编译器。
GCC 原名为 GNU C 语言编译器，因为它原本只能处理 C语言。GCC 很快地扩展，变得可处理 C++。之后也变得可处理 Fortran、Pascal、Objective-C、Java, 以及 Ada与其他语言。

Clang 是一个 C++ 编写、基于 LLVM、发布于 LLVM BSD 许可证下的 C/C++/Objective C/Objective C++ 编译器，其目标（之一）就是超越 GCC。

LLVM 是 Low Level Virtual Machine 的简称，这个库提供了与编译器相关的支持，能够进行程序语言的编译期优化、链接优化、在线编译优化、代码生成。简而言之，可以作为多种语言编译器的后台来使用。

首先明确一点，我们使用GCC等工具进行编译的时候，并不是在进行交叉编译，一般都是编译一些第三方库或自己自定义的库，然后在自己写的应用上调用，并不会把这些通过gcc等工具编译的文件移植到其他平台上面去执行。

3.3 make、cmakelist、makefile、cmake

gcc和clang是两个不同的编译器，而make和cmake是搭配编译器来方便用户进行多文件编译而发明的工具。

make工具相当于一个智能的批处理工具，本身没有编译和链接的功能，而是用类似于批处理的方式通过调用makefile文件中用户指定的命令来进行编译和链接。
**而makefile又是什么? **

它里面记录了用户将要执行的一系列命令，make根据makefile中的命令对相应的源文件进行编译和链接的。

makefile中可能就有类似的一下命令:gcc -o test.c。
makefile文件在github源码安装程序中很常见，你下载了一个源码包，通常在readme中会有这样的一句：

$ make all
$ make install # root required

make all即编译所有，当然这个源码包中必须有makefile文件才行，执行make all这个命令后make会根据makefile中的命令进行编译。当然这个是“别人家”的源码包，这个通常都给你写好了，但是如果你自己要编译很多源文件的时候，也是要自己写吗？

3.4 交叉编译器

arm-linux-gnueabi、arm-linux-gnueabihf、armv7a-linux-androideabi21-clang++、arm-linux-gnueabihf-gcc、arm-none-linux-gnueabi-xxx等

GCC 中的一般工具通常都是通过在命令行上调用命令（如 gcc）来执行的。在使用交叉编译的情况下，这些工具将根据它编译的目标而命名。

例如，要使用交叉工具链为 ARM 机器编译简单的 Hello World 程序，你可以运行如下所示的命令：使用如下命令编译并测试这个代码：arm-linux-gcc -o hello hello.c。

也就是说，其他厂商或者机构比如ARM，为了能使基于ARM的这些小板子正常运行其他平台（win、mac、linux等）下编译的文件，需要自己设计或定义一个规则，告诉其他平台的开发者，你要想在linux或win或mac下编译的文件能在我平台下运行，那么，你就得用我设计或定义的编译器去编译你的文件。

说白了，就是对gcc、clang等做了二次包装，以便更好地支持平台编译，其内核还是gcc、clang。

3.5 交叉编译工具链命名规则

交叉编译工具链是一个由编译器、连接器和解释器组成的综合开发环境，交叉编译工具链主要由binutils、gcc和glibc三个部分组成。有时出于减小 libc 库大小的考虑，也可以用别的 c 库来代替 glibc，例如 uClibc、dietlibc 和 newlib。

分类和说明:从授权上，分为免费授权版和付费授权版。

免费版目前有三大主流工具商提供，第一是GNU（提供源码，自行编译制作），第二是 Codesourcery，第三是Linora。

arm-none-linux-gnueabi-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-linux-gnueabihf-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM（32位）系统中所有环节的代码，包括裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
aarch64-linux-gnu-gcc：是由 Linaro 公司基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARMv8 64位目标中的裸机程序、u-boot、Linux kernel、filesystem和App应用程序。
arm-none-elf-gcc：是 Codesourcery 公司（目前已经被Mentor收购）基于GCC推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。
arm-none-eabi-gcc：是 GNU 推出的的ARM交叉编译工具。可用于交叉编译ARM MCU（32位）芯片，如ARM7、ARM9、Cortex-M/R芯片程序。

gnueabi相关的两个交叉编译器: gnueabi和gnueabihf

在debian源里这两个交叉编译器的定义如下:

gcc-arm-linux-gnueabi – The GNU C compiler for armel architecture
gcc-arm-linux-gnueabihf – The GNU C compiler for armhf architecture

其中arm-linux-gnueabi-gcc和 arm-linux-gnueabihf-gcc两个交叉编译器分别适用于 armel 和 armhf 两个不同的架构，armel 和 armhf 这两种架构在对待浮点运算采取了不同的策略（有 fpu 的 arm 才能支持这两种浮点运算策略）。

所以，使用哪个交叉编译器取决于运行平台CPU架构。

收费版有ARM原厂提供的armcc，IAR提供的编译器等等，因为这些价格都比较昂贵，不适合学习用户使用。

armcc：ARM 公司推出的编译工具，功能和 arm-none-eabi 类似，可以编译裸机程序（u-boot、kernel），但是不能编译 Linux 应用程序。armcc一般和ARM一起，Keil MDK、ADS、RVDS和DS-5中的编译器都是armcc，所以 armcc 编译器都是收费的）。

交叉编译工具链的命名规则为：arch [-vendor] [-os] [-(gnu)eabi]

arch – 体系架构，如ARM，MIPS（通过交叉编译工具生成的可执行文件或系统镜像的运行平台或环境）
vendor – 工具链提供商
os – 目标操作系统（host主要操作平台，也就是编译时的系统）
eabi – 嵌入式应用二进制接口（Embedded Application Binary Interface）

根据对操作系统的支持与否，ARM GCC可分为支持和不支持操作系统，如

arm-none-eabi：这个是没有操作系统的，自然不可能支持那些跟操作系统关系密切的函数，比如fork(2)。他使用的是newlib这个专用于嵌入式系统的C库。
arm-none-linux-eabi：用于Linux的，使用Glibc

3.6 ABI 和 EABI

ABI:二进制应用程序接口(Application Binary Interface (ABI) for the ARM Architecture)。在计算机中，应用二进制接口描述了应用程序（或者其他类型）和操作系统之间或其他应用程序的低级接口。

EABI:嵌入式ABI。嵌入式应用二进制接口指定了文件格式、数据类型、使用、堆积组织优化和在一个嵌入式软件中的参数的标准约定。开发者使用自己的汇编语言也可以使用 EABI 作为与兼容的生成的汇编语言的接口。

两者主要区别是，ABI是计算机上的，EABI是嵌入式平台上（如ARM，MIPS等）。

四、引用文献

1、浅析gcc、arm-linux-gcc和arm-elf-gcc的关系_求佛_ce123的博客-CSDN博客_arm-elf-gcc

2、编译器gcc、clang、make、cmake辨析 - Oldpan的个人博客

3 、GCC ,Clang 与 make,cmake 一览 - 简书

4、交叉编译器的命名规则及详细解释（arm/gnu/none/linux/eabi/eabihf/gcc/g++） - 走看看

5、交叉编译工具链命名详解 - AndroidM - 博客园

6、arm 交叉编译器各种gcc 傻傻分不清楚：gnueabi,gnueabhf,none-eaib - 知乎

7、浅析gcc、arm-linux-gcc和arm-elf-gcc的关系_求佛_ce123的博客-CSDN博客_arm-elf-gcc

8、常用交叉编译工具集的使用和介绍_Please trust me的博客-CSDN博客_交叉编译工具

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