CrossCompiler And Auto tools

什么是交叉编译?

在某个系统平台下可以产生另一个系统平台的可执行文件

• 编译过程：

• 词法分析、语法分析、汇编器、连接器

• 运行平台 vs 编译平台

• gcc –dumpmachine：

• i486-linux-gnu：32bit linux

• i686-apple-darwin11：MacOS

• arm-linux-androideabi：Android

• arm-apple-darwin10： IOS

如何支持交叉编译?

支持交叉编译，首先要选择对的编译器，其次对编译过程引用的头文件、库要使用目标系统而不是运行系统的，最后还要明确支持系统机器类型

• 编译器：

• Android使用arm-linux-androideabi-gcc

• IOS使用的是arm-apple-darwin10-llvm-gcc

• 选择目标系统路径

• gcc –sysroot platforms/android-9/arch-arm

• gcc –sysroot iPhoneOS.platform/Developer

• 选择目标系统机器（machine）类型

• IOS和Android是arm的，但不同版本arm指令集不同，armv7s、armv5tej……

一个简单交叉编译的例子

• 文件main.c：

• int main(int argc, char** argc) { printf(“ok\n”); }

• 编译：

• gcc main.c –o test

• arm-apple-darwin10-llvm-gcc-4.2 main.c –o test.arm –sysroot=…/SDKs/iPhoneOS6.0.sdk –b armv7s

• file test: Mach-0 64-bit executable x86_64

• file test.arm: Mach-0 executable arm

编译器与目标系统相关选项

• --sysroot=${root}: 定义包含标准路径的prefix，如${root}/usr/include

• -b <machine>: 定义目标机器型号，一般编译器支持多种CPU及汇编，需要选择正确的型号，如arm5te、arm5tej、arm946e-s、armv7s等

交叉编译的困难是什么？

本系统编译，所有路径都是以文件系统根路径为起点，在不同机器上是固定的，而交叉编译，编译器无法预知系统位置，编译器中在spec中预置的变量是不对的，需要逐一指定。

本机编译，CPU等机器选项是可以测试得到，而交叉编译是无法指定，只能逐一指定。

• 系统路径：

• libgcc_s crt1.o等gcc需要库路径

• libc及其头文件的路径

• 目标系统路径，如IOS预置库及头文件路径

• 安装的模块路径，如依赖库及图文件路径

• 多机器选项：

• 支持ios5-7 simulator（i386），CPU选项不同

• andriod指令集种类繁多的问题。

自己写Makefile的困难

如何检查编译器的能力，检查目标系统版本及能力、检查依赖模块及其版本，检查引用库支持所需功能情况，检查所需头文件情况……

• 需要大量脚本：看看生成的configure有多大

• 跨平台脚本能力，如BSD和Linux命令选项就有许多不同

• 应对不同需求能力，不同目标系统需要不同，难以统一

解决可移植性及交叉编译方案

Automake工具

可移植性

检查系统

检查编译器

检查路径

生成Makefile

Auto-tools工具组

• Autoconf

– ‘autoconf’：用configure.ac产生configure.

– ‘autoheader’：用configure.ac产生config.h

– ‘autoreconf’ ：运行autoconf重新产生configure

– ‘autoscan’：扫描常见的移植问题.

– ‘autoupdate’：升级configure.ac中的废弃宏.

– ‘ifnames’：收集条件宏#if/#ifdef/.

– ‘autom4te’：m4宏收集和实施，真正的code生成器

• Automake

– ‘automake’：用configure.ac 和Makefile.am产生Makefile.in.

– ‘aclocal’：扫描configure.ac并将第三方宏定义放入aclocal.m4.

• Libtools

– ‘libtoolize’：用于生产系统相关libtool

– ‘libtool’：库管理命令行工具

Auto-tools 工作过程

如何编写configure.ac?

初始化

dnl Process this file with autoconf to produce a configure script.

define([svnversion], esyscmd([sh -c "LANG= LANGUAGE= svnversion|sed s/:/./g |tr -d '\n'"]))

dnl Initialization

AC_INIT([demo], [1.0.svnversion], [yantao.li@gnetis.com])

AC_CONFIG_AUX_DIR(auxdir)

AM_INIT_AUTOMAKE

AM_MAINTAINER_MODE

dnl Package information

AC_CONFIG_MACRO_DIR([m4])

编译器检查

dnl Checks for programs.

AC_PROG_CC

AC_PROG_CXX

AC_PROG_INSTALL

AC_PROG_LIBTOOL

AC_HEADER_STDC

库、函数、类型检查

dnl Checks for libraries.

dnl AC_CHECK_LIB([LIBRARY{> < = >= <= version}], [desc], [ACT-IF-FOUND], [ACT-IF-NOT])

dnl Check header

dnl AC_CHECK_HEADERS(HEADERS...)

dnl Checks for typedefs, structures, function and compiler characteristics.

dnl AC_CHECK_FUNCS([function], [if-found], [if-not-found])

dnl AC_CHECK_TYPES([struct aaa], [if-found], [if-not-found])

dnl Check related tools or programs.

dnl AC_CHECK_PROG(variable, program-name, value-if-found, [value-if-not-found], [path], [reject])

dnl tang check, keep it anyway, our prefix=/tang

构造命令行选项

dnl –enable-feature

dnl AC_ARG_ENABLE([feature], [help-text], [if-given], [if-not-given])

dnl –with-feature

dnl AC_ARG_WITH([package], [help-text], [if-given], [if-not-given])

dnl help string with format

dnl AS_HELP_STRING([--enable-feature],[describe])

定义autoheader和automake宏

dnl 定义automake宏，在Makefile.am中以@macro@引用

macro=test

AC_SUBST([macro])

dnl 定义autoheader宏macro

AC_DEFINE([macro], [value], [macro description])

AC_DEFINE_UNQUOTED([macro],[value],[macro description])

dnl 对于automake条件

AM_CONDITIONAL([condition],[test sss])

自定义m4宏

dnl 定义宏AC_SET_DEFAULT_LOGLEVEL([level]), 缺省log level为level，可命令设定

AC_DEFUN([AC_SET_DEFAULT_LOGLEVEL], [

if test -z "$1"; then LOG_LEVEL=7; else LOG_LEVEL=$1; fi

AC_ARG_WITH([log],[AS_HELP_STRING([--with-log:],[

set log level for debugging purpose, (default is set log level to $1)])], [

echo "set log level to $enableval"

AC_DEFINE_UNQUOTED([LOG_LEVEL], [$withval], [set the log level])],

[ echo "set log level to $LOG_LEVEL"

AC_DEFINE_UNQUOTED(LOG_LEVEL, $LOG_LEVEL, [set the log level $LOG_LEVEL to disable log])

]) ])

定义输出文件

dnl Final Output

AC_OUTPUT([

Makefile

src/Makefile

lib/Makefile

test/Makefile

lib/test.pc

])

语法规则与Makefile相同

DATA：

数据文档，一般无需编译，需要包含或安装的数据文件

HEADERS：

头文件，包含需要安装或不需要安装的头文件

SCRIPTS：

脚本，包含build需要的脚本或是需要安装的脚本

MANS：

手册，是需要安装的程序说明书

TEXINFOS：

提供info程序显示的手册，一般是程序说明书

PROGRAMS ：

要编译的可执行程序定义

LIBRARIES ：

要编译的库程序，一般是内部使用的静态库

LTLIBRARIES：

需要libtool编译的程序库，一般是动态库程序，也支持静态库

实现可执行文件编译

# 定义可执行文件，安装到bindir下，命令参数--bindir=DIR，还有sbin_PROGRAMS，安装到sbindir

bin_PROGRAMS = test

#定义test的源文件，可以包含不安装的头文件

test_SOURCES = main.c

#定义连接test需要的库文件及附加的object文件，

test_LDADD = @FOO_OBJ@

# 定义编译test所依赖的目标

test_DEPENDENCIES = @FOO_OBJ@

# 定义附加的源文件

EXTRA_foo_SOURCES = foo.c

# 定义编译test说需要的编译选项, 对c编译器有效

test_CFLAGS=-Iaaa

# 定义编译test说需要的编译选项, 对c++编译器有效

test_CXXFLAGS=-O2

# 定义编译test说需要的编译选项, 对c和c++编译器都有效

test_CPPFLAGS=-O0

# 定义连接test说需要的选项

test_LDFLAGS=-lppp

实现静态库文件编译

# 定义可执行文件，安装到libdir下，命令参数--libdir=DIR

lib_LIBRARIES = libzlib.a

#定义zlib的源文件，可以包含不安装的头文件

libzlib_a_SOURCES = main.c

#定义连接需要的库文件及附加的object文件，LIBADD仅仅对LIBRARIES有效

libzlib_a_LIBADD = @FOO_OBJ@

# 定义编译zlib所依赖的目标

libzlib_a_DEPENDENCIES = @FOO_OBJ@

# 定义附加的源文件, 一般是生成源文件

EXTRA_libzlib_a_SOURCES = foo.c

# 定义编译zlib说需要的编译选项, 对c编译器有效

libzlib_a_CFLAGS=-Iaaa

# 定义连接zlib说需要的选项

libzlib_a_LDFLAGS=-lppp

实现动态库文件编译

# 定义可执行文件，安装到libdir下，命令参数--libdir=DIR

lib_LTLIBRARIES = libzlib.la

#定义zlib的源文件，可以包含不安装的头文件l

libzlib_la_SOURCES = main.c

#定义连接需要的库文件及附加的object文件

libzlib_la_LDADD = @FOO_OBJ@

# 定义编译zlib所依赖的目标

libzlib_la_DEPENDENCIES = @FOO_OBJ@

# 定义附加的源文件, 一般是生成源文件

EXTRA_libzlib_la_SOURCES = foo.c

# 定义编译zlib说需要的编译选项, 对c编译器有效

libzlib_la_CFLAGS=-Iaaa

# 定义连接zlib说需要的选项

libzlib_la_LDFLAGS=-lppp

库文件版本定义原则

…_LDFALGS = -version-info Current : Revision : Age

– 初始值 0:0:0，除非确有代码修改，不要修改该值，且只在发布时修改

– 如果有接口改变或增加，但二进制兼容，即原来程序可以不编译使用该库，改变原则是： current+1:0:age+1

– 如果接口改变或删除接口，破坏了二进制兼容，原来程序需要修改编译才能使用该库，改变原则是：current+1:0:0

– 如果接口没有变化，但内部有修改，改变原则是：current:revision+1:age

库输出版本：so. major. minor .build=(Current- Age).(Age).(Revision )

– 兼容修改接口，major不变，minor增加，build归零

– 不兼容修改，major增加，minor归零，build归零

– 接口没有修改，但内部修改， major不变，minor不变，build增加

– 发布、安装相关问题

– 发布dist包含以下文件

– 所有SOURCES、HEADERS、TEXINFOS、 SCRIPTS、DATA、MANS定义文件，缺省进入dist包，除非是有nodist_前缀排除

– EXTRA_DIST 用于定义额外的发布文件列表

– 对于其它如PROGRAMS，增加前缀dist_，可以用于增加到发布列表

– 安装文件

– HEADERS、TEXINFOS、 SCRIPTS、DATA、MANS、 PROGRAMS、LTLIBRARIES和LIBRARIES都会进入安装，安装路径是以前缀定义，如bin_表名安装到bindir

– 排除安装方式是noinst_前缀

Autoreconf

• autoreconf –fiv

-v, --verbose

verbosely report processing

-f, --force

consider all files obsolete

-i, --install

copy missing auxiliary files

-m, --make

when applicable, re-run ./configure && make

如何使用configure脚本？

使用环境变量

• 支持一下环境变量替换：

• CC、CXX编译器设置

• CFLAGS、CPPFLAGS、CXXFLAGS初始化值替换

• LDFLAGS、LIBS初始化值替换

• 使用环境变量：

• PATH

• PKG_CONFIG_PATH

• 常规命令行参数

• 安装目录相关：

• --prefix：所有architecture无关文件安装路径

• --exec-prefix: architecture无关文件安装路径，缺省是prefix

• --bindir、--sbindir、--libexecdir定义相关安装路径

• 交叉编译相关

• --build定义build运行的主机系统，缺省会自动判断

• --host定义编译目标运行的系统，以前使用—target，缺省使用编译器猜测

• 使用依赖模块：

• --with-xxxx

• 使用相关功能

• --enable-xxxx

• 帮助

• --help

• 检查输出结果

• 输出Makefile文件

• 输出config.h文件

Automake产生Makefile有什么不同？

Make的目标

• all：build target

• check：build test program and running it

• Install：install target to ${DESTDIR}$bindir, …

• clean: clean all build result

• dist: distribute the source code

• distclean: clean make and configure script results

• make target DESTDIR=xxxx CFLAGS=xxxx

示例和问题

• 对于交叉编译，特别是多目标交叉编译，autotools是如何支持，如何实现的呢？

支持不了多host?

使用多build路径支持多host

• Makefile.am中可以使用@srcdir@和@builddir@来区分源文件路径和build中间文件路径

• 同一个srcdir可以支持多个builddir，各自完成自己的任务

• Install是可以将不同builddir的路径安装到一个路径下，实现同一个包支持多个host

• 实例：

• RabbitMQ client支持，iphone5、6、7及simulator

• 实现脚本一次构建完成

支持不了动态构建目标?

使用automake条件

• configure.ac定义条件CONDITION

• AM_CONDITIONAL([CONDITION], [test x$p = xtrue])

• Makefile.am使用条件：

•       if CONDITION
       tools=dbgtool
   else
tools=
   bin_PROGRAMS=foo $(tools)

• 实例：

• 客户端测试程序，对不同目标有不同程序

• 对于Tang客户端，对OC和Java有不同分装代码需要编译

支持不了模块检查？

pkg-config

Autotools之外单独工具

定义m4宏：

PKG_CHECK_MODULES([GLIB_THREADS], gthread-2.0 >= 2.2, have_glib_threads=yes, have_glib_threads=no)

Makefile.am中使用GLIB_THREAD_CFLAGS和GLIB_THREAD_LIBS宏引用module库和头文件，避免升级引起的麻烦

模块查找路径由PKG_CONFIG_PATH决定

模块描述文件是.pc(package configure)文件

注意.pc文件对交叉编译路径有所不同，内容中的包含路径要准确

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