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Author#xff1a;Once Day Date#xff1a;2023年3月11日
漫漫长路#xff0c;才刚刚开始…
1.概述
在Linux下开发多源文件的C代码文件#xff0c;是一定要了解Makefile的#xff0c;虽然现在构建工具很多#xff0c;但学习的一开始#xff0…Linux编译之C语言基础
AuthorOnce Day Date2023年3月11日
漫漫长路才刚刚开始…
1.概述
在Linux下开发多源文件的C代码文件是一定要了解Makefile的虽然现在构建工具很多但学习的一开始不必追求最新的工具。宜厚积薄发切勿好高骛远
首先想象有三个源文件需要把它们编译成一个源文件如下
main.c主要执行逻辑。tool.c一些辅助工具。debug.c一些调试工具。
可以如下编译它们
gcc main.c tool.c debug.c -o main.out但如果修改了其中的main.c文件又需要重新编译一次。
不过仅仅只是修改了main.c文件可以不需要全部重新编译如下
gcc -c main.c -o main.o
gcc -c tool.c -o tool.o
gcc -c debug.c -o debug.o
gcc main.o tool.o debug.o -o main.out在修改了main.c之后只需要执行以下步骤
gcc -c main.c -o main.o
gcc main.o tool.o debug.o -o main.out很明显未修改的文件无需重新编译C语言是基于文件编译的这种方式即增量式编译对于大项目而言(数百上千的源文件)可节约非常多的时间。
对于上面的过程对于修改文件的追踪和指令的输入能够用模板化的文件指定即Makefile文件。
(Make和Makefile基础语法参考文档MakefileMake基础知识_Once_day的博客-CSDN博客)
main: main.o tool.o debug.ogcc -o main main.o tool.o debug.o #缩进一定要使用tab不能用空格代替
main.o: main.cgcc -c main.c
tool.o: tool.cgcc -c tool.c
debug.o: debug.cgcc -c debug.c为什么依赖关系写得这么多因为充足的依赖关系才能让Make等工具自动识别哪些文件需要重编译哪些则不需要。一个常见的增量式编译问题就是文件修改了一部分文件重启编译一部分没有导致编译完成但功能非常异常。
如果将缩进的TAB符换成了空格make工具会提示missing separator错误。
1.2 使用makefile自动化变量
在上述的Makefile编写里面把所有文件都写出来了这个对于大量文件来说很不现实。可以使用Makefile变量语法。
首先可以定义变量
A once
b $(A)
c : $(A)
d ? D
A dayshow:echo $(b) $(c) $(d)有三种赋值方式结果如下
赋值类似引用所以b的值为day即A的最后有效值。:赋值类似于值赋值所以c的值为once仅使用赋值之前的A值。?赋值尝试性赋值如果d的值不为空(完全空空字符串不算)那么赋值为D.
因此将所有的目标文件赋值到变量上
objects main.o tool.o debug.o
main : $(objects)gcc -o main $(objects)%.o : %.cgcc -c $下面的%.o等是模式匹配即匹配所有后缀为.o的文件$是和模式匹配相对应的自动化变量其代表了一类由模式匹配定义的文件集合。
在这里$表示符合%.c定义的所有文件集合即main.c tool.c debug.c这样就无须手动输入文件名字。
1.3 伪目标
.PHONY : cleanclean:rm *.o如上所示.PHONY后面表示的是伪目标。对于伪目标不用和真实的文件产生关联当每次输入伪目标时总是会执行该目标下命令。
2.交叉编译环境
随着开发环境的改变需要在常见的X86平台上编译出能在ARM上运行的程序这就是常见的交叉编译环境。可以直接使用ARM官方提供的工具链也可以使用打包好的开发工具(apt-get)等下载。
Arm GNU Toolchain Downloads – Arm DeveloperUbuntu20.04配置交叉编译环境arm-linux-gcc_apt-get install arm-linux_蜻蜓队长~的博客-CSDN博客
编译器选择合适设备的即可一般如下命名
arm-none-linux-gnueabihf
arm-none-eabi
aarch64-none-elfarm是指定的架构即ARM系列CPUaarch64是64位架构。none这里是厂家指定的名字这是ARM官方的因此为none。ebai是嵌入式API接口的意义。hf是带有硬件浮点数代码会使用浮点指令。linux-gnu指定平台这个并非裸机开发接口默认在Linux-gnu平台跑。
在ubuntu下(需要换源)可以直接安装编译环境但是版本会是最新的。
使用apt search arm-linux和apt search aarch64-linux分别查看32位和64位编译器(c,c,go等)。
ubuntu系统可能需要换源需要去国内源网站寻找合适的列表
LUG’s repo file generator (ustc.edu.cn)ubuntu换镜像源ubuntu换源_Fighting_1997的博客-CSDN博客
根据需要可下载指定的编译器
sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu #64位
sudo apt install gcc-arm-linux-gnueabihf #32位如下所示
ubuntu-c-code:$ aarch64-linux-gnu-gcc symbol.c -o test64.out
ubuntu-c-code:$ file test64.out
test64.out: ELF 64-bit LSB pie executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, BuildID[sha1]14313c53139a32bb1ad71e60439816744e04faab, for GNU/Linux 3.7.0, not stripped2.1 在本地机器和远程编译服务器上传入内容
在远程交叉服务器上可以使用SCP来传输文件远程服务器要开启stfp-server功能将本地设备的rsa公钥放在服务器上即可。如下
ssh-keygen -t rsa -C local-z3200生成私钥和公钥放在本地机器的合适位置。将公钥(id_rsa.pub)内容复制到远程服务器的/home/username/.ssh/authorized_keys 文件中。然后使用scp命令传输。
SCP命令可参考:Linux scp命令 | 菜鸟教程 (runoob.com).
usage: scp [-346ABCOpqRrsTv] [-c cipher] [-D sftp_server_path] [-F ssh_config][-i identity_file] [-J destination] [-l limit][-o ssh_option] [-P port] [-S program] source ... target简单参数如下
-1 强制scp命令使用协议ssh1-2 强制scp命令使用协议ssh2-4 强制scp命令只使用IPv4寻址-6 强制scp命令只使用IPv6寻址-B 使用批处理模式传输过程中不询问传输口令或短语-C 允许压缩。将-C标志传递给ssh从而打开压缩功能-p保留原文件的修改时间访问时间和访问权限。-q 不显示传输进度条。-r 递归复制整个目录。-v详细方式显示输出。scp和ssh(1)会显示出整个过程的调试信息。这些信息用于调试连接验证和配置问题。-c cipher 以cipher将数据传输进行加密这个选项将直接传递给ssh。-F ssh_config 指定一个替代的ssh配置文件此参数直接传递给ssh。-i identity_file 从指定文件中读取传输时使用的密钥文件此参数直接传递给ssh。-l limit 限定用户所能使用的带宽以Kbit/s为单位。-o ssh_option 如果习惯于使用ssh_config(5)中的参数传递方式-P port注意是大写的P, port是指定数据传输用到的端口号-S program 指定加密传输时所使用的程序。此程序必须能够理解ssh(1)的选项。
一般使用下面形式即可
scp -i /var/flow-info/id_rsa source_file destination_file如果目标文件位置在本机那就是从服务器下载如果目标位置在服务器那就是上传文件。
scp -i /var/flow-info/id_rsa rootonceday.work:/home/ubuntu/c-code/test64.out test.out上面即从远程服务器下载文件到本地机器上root是用户名密钥需要和用户名对应上。
2.2 使用交叉编译器进行编译
ubuntu-c-code:$ aarch64-linux-gnu-gcc-11 symbol.c -o test64.out 使用对应的执行程序即可。交叉编译器一般都有前缀来修饰如下
ubuntu-aarch64-linux-gnu:$ ll
total 20
drwxr-xr-x 5 root root 4096 Mar 12 15:52 ./
drwxr-xr-x 16 root root 4096 Mar 12 15:52 ../
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 12 15:52 bin/
drwxr-xr-x 32 root root 4096 Mar 12 15:52 include/
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 12 16:59 lib/编译时各类可执行文件(gcc, ar, ld等等)头文件(include)以及lib都放在了指定目录下。
不同的交叉编译器会生成不同的版本因此需要根据实际需求来翻找目录。
将上列编译的二进制程序放在本地设备上运行很大概率会出现以下错误
onceday-shell:# ./test.out
./test.out: /lib64/libc.so.6: version GLIBC_2.34 not found (required by ./test.out)这是因为编译服务器上的glibc版本较高导致的。解决该问题有多种方式可参考
glibc 下载及编译_glibc下载_kalaneryok的博客-CSDN博客[glibc编译小记 | Marvin’s Blog【程式人生】 (marvinsblog.net)](https://marvinsblog.net/post/2019-02-12-compile-glibc/#:~:text可以尝试使用下面的命令来指定glibc之前编译的版本 gcc glibc-version.c -Wl%2C–rpath %3D%24HOME %2Fglibc%2F2.23%2Flib -Wl%2C–dynamic-linker %3D%24HOME,-rpath-link 的方法在 Re%3A Linking against different glibc version%3F)【gcc】高版本gcc编译出的程序在低版本glibc机器上运行_高版本gcc编译 低版本运行_bandaoyu的博客-CSDN博客低版本 libc 中运行高本版 libc 库链接的程序_patchelf chroot_longyu_wlz的博客-CSDN博客多个gcc/glibc版本的共存及指定gcc版本的编译_gcc编译指定glibc版本_mo4776的博客-CSDN博客
解决方法很多最常见的有以下几种
升级本机设备的GLIBC版本可行程度一般。修改可执行程序的设置改变动态库加载地方和GLIBC库引用地方这个相当于整体打包静态库一起发布程序使用自身的库可行程度较高。自行编译合适版本GLIBC库然后用于编译步骤较为麻烦但效果应该做好。各种骚操作修改编译过程和二进制指令不太推荐适合于特殊情况。
接下来介绍两种方式即修改动态库加载地址(默认地址是/usr/lib这个是系统默认的库不能改动需要放在其他地方)以及编译指定版本的glibc库。
2.3 修改可执行目标文件中的动态库解析器指向的位置
有多种方式如patchelf工具可以直接修改首先安装该工具
apt-get install patchelf常见命令如下
ubuntu-aarch64-linux-gnu:$ patchelf
syntax: patchelf[--set-interpreter FILENAME][--print-interpreter][--set-rpath RPATH][--add-rpath RPATH][--remove-rpath][--print-rpath]FILENAME...这里主要使用下面两个命令
patchelf --set-rpath /my/lib your_program
patchelf --set-interpreter /my/lib/ld-linux.so.2 your_program路径可以使用绝对路径和相对路径两种。
如下所示现在程序可以正常运行了(使用./lib库中的动态链接文件)。
onceday-shell:# ll lib/
total 1792
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Mar 12 18:07 ./
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Mar 12 18:00 ../
-rwxr-xr-x 1 root root 182488 Mar 12 18:07 ld-linux-aarch64.so.1*
-rw-r--r-- 1 root root 317 Mar 12 18:00 libc.so
-rw-r--r-- 1 root root 1635112 Mar 12 18:00 libc.so.6
onceday-shell:# file test.out
test.out: ELF 64-bit LSB shared object, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter ./lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 3.7.0, BuildID[sha1]14313c53139a32bb1ad71e60439816744e04faab, not stripped除了使用patchelf工具改变ELF头信息之外还可以编译时加入参数来更改。
# 绝对路径
gcc -Wl,-rpath/my/lib,-dynamic-linker/my/lib/ld-linux.so.2-Wl传递后面的选项到链接器中ELF头信息的最终修改是在链接阶段落幕的。-rpathdir指定动态库链接的文件目录即指定的文件目录。-dynamic-linkerdir指定动态链接器的名字。
这两个参数分别设置的elf文件中的rpath和interpreter字段。
rpath全名run-time search path是elf文件中一个字段它指定了可执行文件执行时搜索so文件的第一优先位置一般编译器默认将该字段设为空。elf文件中还有一个类似的字段runpath其作用与rpath类似但搜索优先级稍低。搜索优先级:
rpath LD_LIBRARY_PATH runpath ldconfig缓存 默认的/lib,/usr/lib等可以指定相对路径如下ld会将ORIGIN理解成可执行文件所在的路径
gcc -Wl,-rpath$ORIGIN/../lib下面是一个实例(-Wl中W大写)
ubuntu-c-code:$ aarch64-linux-gnu-gcc-11 -Wl,-rpath./lib,-dynamic-linker./lib/ld-linux-aarch64.so.1 symbol.c -o test64.out
ubuntu-c-code:$ patchelf --print-interpreter test64.out
./lib/ld-linux-aarch64.so.1可以看到链接的动态库位置和链接器已经是预定目录了然后打包程序的时候按照需要打包动态库文件即可。
2.4 编译指定版本的glibc库文件
glibc库的交叉编译及使用_yebanguhe的博客-CSDN博客glibc 下载及编译_glibc下载_kalaneryok的博客-CSDN博客
首先使用ldd查看本地设备(目标设备)的glibc版本如下
onceday-shell:# ldd --version
ldd (GNU libc) 2.27
Copyright (C) 2018 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
Written by Roland McGrath and Ulrich Drepper.可以看到版本为2.27然后去官网下载对应版本的源码压缩包即可。
http://ftp.gnu.org/pub/gnu/glibc/ 官方下载速度有点慢可以使用代理加加速。https://downloads.uclibc-ng.org/releases/uclibc的下载点另外一个libc库的选择。
在本地设备上通过代理下载好了以后可以使用scp传输到远程设备上。
PS D:\mysoft scp .\glibc-2.27.tar.gz ubuntuonceday.work:/home/ubuntu/ 解压命令为tar -zxv -f glibc-2.27.tar.gz 其他压缩格式需要修改对应的z字符为j或J。
glibc库不能在所在目录中编译输出需要额外创建目录这里选在/usr/glibc2.27:
sudo mkdir /usr/glibc2.27
sudo chmod 777 /usr/glibc2.27需要安装一些依赖库如下
apt install make
apt install gawk
apt install texinfo
apt install gettext
apt install gcc-12-aarch64-linux-gnu
apt install g-12-aarch64-linux-gnu
apt install bison可查看INSTALL文件里面详细描述了如何编译和安装glibc库必须具备完整的编译环境一般而言前面的交叉环境会搞定这个事情然后如下即可
../glibc-2.27/configure \--prefix/usr/glibc2.27/output \CCaarch64-linux-gnu-gcc-12 \CXXaarch64-linux-gnu-g-12\NMaarch64-linux-gnu-gcc-nm-12\READELFaarch64-linux-gnu-readelf\--hostaarch64-ntos-linux-gnu \--buildx86_64-none-linux-gnu \--with-headers/usr/aarch64-linux-gnu/include \--enable-kernel4.14.0 \--with-binutils/usr/aarch64-linux-gnu/bin \--disable-werror--prefix指定目标安装文件夹需要注意默认将安装到/usr/local这会导致不好的后果切记指定一个其他目录。CC\CXX指定编译器这里需要指定交叉编译器即aarch64-linux-gnu-gcc-11。--build指定编译环境的本地系统即用于编译的机器。--host指定目标运行系统即本地设备类型命名规则可在glibc源码的readme文件中查看。--with-headers交叉编译需要使用目标系统上的Linux头文件。--enable-kernel4.14.0指定最小运行版本号这是针对Linux系统设置的。--with-binutils使用指定的二进制工具包即交叉编译所携带的工具。 --disable-werror跳过小错误由于glibc版本和编译器版本不对应有一些正常报错可以忽略。
开启编译使用make -j 4表示使用多核编译加快速度。
编译成功后需要make install生成目标安装文件然后打包output里面的文件就是一个完整的glibc库了。
2.5 使用本地编译的glibc库来做开发
和使用默认开发路径的glibc库不同本地编译的glibc库需要分开多部编译。
第一步是首先使用头文件和源文件生成目标文件
aarch64-linux-gnu-gcc-11 -I~/include sybmol.c -o test2.o这里~/include即使本地编译的glibc库include目录。
然后链接动态加载器和标准C库即如下
aarch64-linux-gnu-gcc-11 test2.o ../lib/libc.so.6 ../lib/ld-linux-aarch64.so.1 -o test3.out这样生成的可执行程序便是我们指定glibc版本的可执行程序。
整个开发过程问题很多难以详细写出有问题可以留言一起讨论
