简图记录-交叉编译链 使用基础总结
目录
一、概念
二、编译器GCC
1、基本编译命令 与 执行
2、编译流程分解-预处理/编译/汇编/链接
3、编译代码优化 与 常用编译参数
三、查看工具binutils
1、地址转化为符号所在位置 addr2line （编译需要带-g）
2、档案（库）管理工具 ar
3、列出目标文件符号表 nm
4、查看目标文件信息（反汇编）objdump
5、显示可执行文件信息 readelf
6、减少目标文件（瘦身） strip
7、查看文件各段大小 size
四、C库 glibc
一、概念
交叉编译链：在一个平台（如Windows PC）生成另一个平台（如基于ARM芯片的嵌入式linux环境）可执行代码的工具链，主要由编译工具如gcc，查看工具集binutils（包含地址定位addr2line、支持反汇编objdump，文件瘦身strip等），库glibc组成。
学习目标人群：如果你要做嵌入式开发相关工作， 交叉工具编译链是你必须掌握的工具。
二、编译器GCC
GCC：GNU Compiler Collection，GNU编译器套件，是由GNU开发的编程语言译器。
学习gcc，必须了解他的编译指令（预处理 编译 汇编 链接），和常见编译参数使用（加调试信息 头文件路径添加 库路径添加 指定库等）。实际工作中往往是配合Makefile一起使用，Makefile中一些相关的隐含参数也需要了解。
1、基本编译命令 与 执行
以下面举例：
// hello.c 源文件
#include
void test_func(char *str) {
printf("hello world %s\n", str);
return;
}
int main(void) {
test_func("good boy!");
return 0;
}
直接编译命令gcc hello.c -o hello;（将hello.c编译为可执行文件hello，-o xxx 为指定可执行文件名称，缺省则默认为a.out）
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc hello.c -o hello
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ ./hello
hello world good boy!
2、编译流程分解-预处理/编译/汇编/链接
实际编译过程： 经历了 以下四个主要步骤（如果缺省-E/-S/-C编译器会全部编译）。
（1）预处理-E：处理宏定义和include，去除注释，不会对语法进行检查
（2）编译-S：检查语法，生成汇编代码
（3）汇编-c：生成ELF格式的目标代码
（4）链接-O ：生成可执行代码。链接分为两种，一种是静态链接，另外一种是动态链接。使用静态链接的好处是，依赖的动态链接库较少，对动态链接库的版本不会很敏感，具有较好的兼容性；缺点是生成的程序比较大。使用动态链接的好处是，生成的程序比较小，占用较少的内存.
编译过程 文件扩展名规范：预处理文件.i 汇编文件.s 目标文件.o
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc -E hello.c -o hello.i #预处理
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc -S hello.i -o hello.s #编译
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc -c hello.s -o hello.o #汇编
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc hello.o -o hello #链接
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ ls -al
total 52
drwxrwxr-x 2 goodboy goodboy 4096 Jun 13 10:12 .
drwxr-xr-x 7 goodboy goodboy 4096 Jun 13 09:56 ..
-rwxrwxr-x 1 goodboy goodboy 8555 Jun 13 10:12 hello
-rw-rw-r-- 1 goodboy goodboy 157 Jun 13 09:56 hello.c
-rw-rw-r-- 1 goodboy goodboy 17239 Jun 13 10:11 hello.i
-rw-rw-r-- 1 goodboy goodboy 1680 Jun 13 10:12 hello.o
-rw-rw-r-- 1 goodboy goodboy 894 Jun 13 10:11 hello.s
3、编译代码优化 与 常用编译参数
代码优化 ：实际编译器在编译过程，一个重要的工作就是做代码优化。简单来说就是 代码进行等价变换，使得变换后的代码运行结果相同，但是 运行速度加快或者占用空间减少。代码优化举例：如中间代码优化技术，对局部优化（删除公共表达式、合并已知量，临时变量改名，代数变换等）、循环优化（循环层次外提、变换循环控制条件，循环展开与合并等）。
警告相关编译参数：-w 禁止全部警告； -Werror把警告报告为错误； -Wcomment 注释嵌套警告；-Wformat 检查printf\scanf等格式化io函数 参数类型与类型说明是否一致；-Wreturn-type检查返回值类型是否一致；-Wuninitialized 自动变量未初始化就使用警告；-Wsign-compare 有无符号比较警告；
调试选项：-g 生成调试信息（用于gdb访问）；
优化选项：-O1优化（编译过程更耗时、占内存，试图减少最终size合运行时间）；-O2 进一步优化（常用）；-O3 打开全部优化；-O0不进行优化；-Os 只优化大小；
预编译选项：-D宏名称[=宏值] 编译过程加入宏，如果缺省赋值默认为“1”；-U宏名 取消宏定义；
查找目录与查找库选项：-l
Linux平台 附加编译选项：-fPIC 地址无关化（重定位 .o、动态库）；-fPIE -pie 随机化；GOT表保护 -Wl,-z,relro（链接命令，用户态程序使用）；-fstack-check 编译时检查申请栈空间是否超过4K（大小可调），运行时超过会segmentation fault；
三、查看工具binutils
对于binutils，要掌握场景工具用法帮助问题的分析定位，如addr2line，ar，nm，objdump，readelf，strip，size。
1、地址转化为符号所在位置 addr2line （编译需要带-g）
用法举例：addr2line 0x12345 -f -e test.o；#-f参数会打印函数名称（默认只打印位置） -e 为指定调试文件（缺省为a.out）
void test_func(void) {
int b = 0;
int a = 10 / b; # 故意搞一个除零错误
printf("a = %d\n", a);
return;
}
int main(void) {
test_func();
return 0;
}
我们搞一个除零错误，然后通过dmesg看coredump找到对应报错信息，找到崩溃时ip地址，再用工具addr2line定位 到 是hello.c文件第四行，函数 test_func中，行号也能对应上出错位置。
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ gcc hello.c -g -o hello
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ ./hello
Floating point exception (core dumped)
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ dmesg #demsg查看coredump信息（省略一部分无关信息）
[219664.542213] traps: hello[49208] trap divide error ip:400542 sp:7ffedb0c0ba0 error:0 in hello[400000+1000]
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ addr2line 0x400542 -f -e hello
test_func
/home/goodboy/gcc_study/hello.c:4
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ cat -n hello.c
1 #include
2 void test_func(void) {
3 int b = 0;
4 int a = 10 / b;
5 printf("a = %d\n", a);
2、档案（库）管理工具 ar
生成静态库：ar -c libtest.a a.o b.o; 把a.o和b.o生成libtest.a静态库---使用方式 gcc main.c -L<库路径> -ltest
解包静态库：ar -x libtest.a
生成动态库： gcc a.c b.c -fPIC -shared -o libtest.so;
3、列出目标文件符号表 nm
用法举例：nm -n（按地址）/-L(按符号所在位置)/（缺省按名称） xxx.o
第一列为地址，第二列 为类型（A绝对地址 B bss段 C 未初始化 D data段 R 只读data T 代码段 U未定义），第三列为符号名称
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ nm hello
0000000000601040 B __bss_start
0000000000601040 b completed.6982
0000000000601030 D __data_start
0000000000601030 W data_start
0000000000400470 t deregister_tm_clones
00000000004004e0 t __do_global_dtors_aux
0000000000600e18 t __do_global_dtors_aux_fini_array_entry
0000000000601038 D __dso_handle
0000000000600e28 d _DYNAMIC
0000000000601040 D _edata
0000000000601048 B _end
00000000004005e4 T _fini
0000000000400500 t frame_dummy
0000000000600e10 t __frame_dummy_init_array_entry
0000000000400748 r __FRAME_END__
0000000000601000 d _GLOBAL_OFFSET_TABLE_
w __gmon_start__
00000000004003e0 T _init
0000000000600e18 t __init_array_end
0000000000600e10 t __init_array_start
00000000004005f0 R _IO_stdin_used
w _ITM_deregisterTMCloneTable
w _ITM_registerTMCloneTable
0000000000600e20 d __JCR_END__
0000000000600e20 d __JCR_LIST__
w _Jv_RegisterClasses
00000000004005e0 T __libc_csu_fini
0000000000400570 T __libc_csu_init
U __libc_start_main@@GLIBC_2.2.5
000000000040055f T main
U printf@@GLIBC_2.2.5
00000000004004a0 t register_tm_clones
0000000000400440 T _start
000000000040052d T test_func
0000000000601040 D __TMC_END__
4、查看目标文件信息（反汇编）objdump
用法举例：objdump -h（段信息）/-f（文件头）/-d（反汇编 带-S可同时打印C代码） test.o
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ objdump -d -S hello.o # 省略了部分内容
hello.o: file format elf64-x86-64
Disassembly of section .init:
00000000004003e0 <_init>:
4003e0: 48 83 ec 08 sub $0x8,%rsp
4003e4: 48 8b 05 0d 0c 20 00 mov 0x200c0d(%rip),%rax # 600ff8 <_DYNAMIC+0x1d0>
4003eb: 48 85 c0 test %rax,%rax
4003ee: 74 05 je 4003f5 <_init+0x15>
4003f0: e8 3b 00 00 00 callq 400430 <__gmon_start__@plt>
4003f5: 48 83 c4 08 add $0x8,%rsp
4003f9: c3 retq
0000000000400410 :
400410: ff 25 02 0c 20 00 jmpq *0x200c02(%rip) # 601018 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
400416: 68 00 00 00 00 pushq $0x0
40041b: e9 e0 ff ff ff jmpq 400400 <_init+0x20>
000000000040052d :
40052d: 55 push %rbp
40052e: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400531: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
400535: c7 45 f8 00 00 00 00 movl $0x0,-0x8(%rbp)
40053c: b8 0a 00 00 00 mov $0xa,%eax
400541: 99 cltd
400542: f7 7d f8 idivl -0x8(%rbp)
400545: 89 45 fc mov %eax,-0x4(%rbp)
400548: 8b 45 fc mov -0x4(%rbp),%eax
40054b: 89 c6 mov %eax,%esi
40054d: bf f4 05 40 00 mov $0x4005f4,%edi
400552: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
400557: e8 b4 fe ff ff callq 400410
40055c: 90 nop
40055d: c9 leaveq
40055e: c3 retq
000000000040055f :
40055f: 55 push %rbp
400560: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400563: e8 c5 ff ff ff callq 40052d
400568: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax
40056d: 5d pop %rbp
40056e: c3 retq
40056f: 90 nop
5、显示可执行文件信息 readelf
用方举例：readelf -h(读取头信息)/-S（读取段信息） test.o
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ readelf -h hello.o
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2's complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: Advanced Micro Devices X86-64
Version: 0x1
Entry point address: 0x400440
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 4472 (bytes into file)
Flags: 0x0
Size of this header: 64 (bytes)
Size of program headers: 56 (bytes)
Number of program headers: 9
Size of section headers: 64 (bytes)
Number of section headers: 30
Section header string table index: 27
6、减少目标文件（瘦身） strip
用法：strip -H删除文件头/-l删除行号/-r删除调试信息/-t删除符号表 test.o
7、查看文件各段大小 size
用法：size test.o
goodboy@ubuntu:~/gcc_study$ size hello.o
text data bss dec hex filename
1284 560 8 1852 73c hello.o
四、C库 glibc
对于C库，知道能支持做什么，如何使用，后续可以学习如何编译，升级。
