9. 本地编译和交叉编译¶

9.1. 本地编译和交叉编译概念¶

本地编译：是指在本地系统上编译代码，目标是生成适用于当前系统架构和操作系统的可执行文件或库。例如，在一台x86架构的Linux机器上编译一个程序，该程序将只能在同样是x86架构的Linux系统上运行。

交叉编译：是指在一个系统上编译代码，交叉编译生成适用于不同架构或操作系统的可执行文件。例如，在x86架构的Linux机器上交叉编译编译一个ARM程序，该程序将只能运行在ARM架构的设备上。

9.2. 板卡本地编译¶

9.2.1. 安装gcc编译工具¶

由于板卡性能和存储空间因素，板卡默认没有安装gcc编译工具，需要使用apt进行安装：

#安装编译工具
sudo apt update
sudo apt install gcc

安装完成后可以查看gcc的版本，以riscv核Ubuntu系统为例：

#查看版本
gcc -v

#信息输出如下
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/usr/lib/gcc/riscv64-linux-gnu/11/lto-wrapper
Target: riscv64-linux-gnu
Configured with: ../src/configure -v --with-pkgversion='Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04' --with-bugurl=file:///usr/share/doc/gcc-11/README.Bugs --enable-languages=c,ada,c++,go,d,fortran,objc,obj-c++,m2 --prefix=/usr --with-gcc-major-version-only --program-suffix=-11 --program-prefix=riscv64-linux-gnu- --enable-shared --enable-linker-build-id --libexecdir=/usr/lib --without-included-gettext --enable-threads=posix --libdir=/usr/lib --enable-nls --enable-clocale=gnu --enable-libstdcxx-debug --enable-libstdcxx-time=yes --with-default-libstdcxx-abi=new --enable-gnu-unique-object --disable-libitm --disable-libquadmath --disable-libquadmath-support --enable-plugin --enable-default-pie --with-system-zlib --enable-libphobos-checking=release --with-target-system-zlib=auto --enable-objc-gc=auto --enable-multiarch --disable-werror --disable-multilib --with-arch=rv64gc --with-abi=lp64d --enable-checking=release --build=riscv64-linux-gnu --host=riscv64-linux-gnu --target=riscv64-linux-gnu --with-build-config=bootstrap-lto-lean --enable-link-serialization=4
Thread model: posix
Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
gcc version 11.4.0 (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04)

可见，gcc的版本为11.4.0，框架为riscv64。

9.2.2. 编译测试¶

简单编译一个helloworld程序，创建helloworld.c并添加以下内容：

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello, World!");
return 0;
}

进行编译：

#编译
gcc helloworld.c -o helloworld

查看编译出来的helloworld信息：

#file命令查看信息
file helloworld

#信息输出如下
helloworld: ELF 64-bit LSB pie executable, UCB RISC-V, RVC, double-float ABI, version 1 (SYSV), dynamically linked,
interpreter /lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1, BuildID[sha1]=c774eed0ebef69d495b5381268246fd3f3770974, for GNU/Linux 4.15.0, not stripped

#ldd命令查看信息
ldd helloworld

#信息输出如下
linux-vdso.so.1 (0x0000003fbb655000)
libc.so.6 => /lib/riscv64-linux-gnu/libc.so.6 (0x0000003fbb518000)
/lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1 (0x0000003fbb657000)

可以看到编译出来的程序运行环境是riscv64的，并且依赖系统一些库文件。

运行测试：

#运行
./helloworld

#信息输出如下
Hello, World!

9.3. 服务器交叉编译¶

由于板卡性能优先，需要编译大型项目的时候如果还在板卡本地编译，那么就需要很长的时间，而且很有可能会编译失败，那么这时就需要服务器进行交叉编译，编译出可在板卡上运行的程序。

9.3.1. 获取交叉编译工具链¶

可以通过GitHub仓库获取或者下载网盘资料/7-SDK源码压缩包/host-tools.tar.gz压缩包。

#通过github获取
git clone https://github.com/sophgo/host-tools --depth=1

#通过网盘获取
tar xvf host-tools.tar.gz

9.3.2. 查看交叉编译工具链¶

ls host-tools/gcc/

#信息输出如下
gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-elf          riscv64-elf-x86_64
gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu    riscv64-linux-musl-x86_64
gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf  riscv64-linux-x86_64

host-tools/gcc目录下有ARM和riscv的编译工具链，需要通过板卡确认使用的是哪个编译工具链：

#查看内核版本
cat /proc/version

#信息输出如下
Linux version 5.10.4-tag- (guest@dev107) (riscv64-unknown-linux-musl-gcc (Xuantie-900 linux-5.10.4 musl gcc Toolchain V2.6.1 B-20220906) 10.2.0, GNU ld (GNU Binutils) 2.35) #1 PREEMPT Mon Aug 12 06:20:54 UTC 2024

可见，当前板卡使用的是riscv64-unknown-linux-musl-gcc，对应riscv64-linux-musl-x86_64。

查看编译工具链目录，以riscv64-linux-musl-x86_64为例：

#查看
ls host-tools/gcc/riscv64-linux-musl-x86_64/bin/

#信息输出如下
riscv64-unknown-linux-musl-addr2line   riscv64-unknown-linux-musl-gcov-tool
riscv64-unknown-linux-musl-ar          riscv64-unknown-linux-musl-gdb
riscv64-unknown-linux-musl-as          riscv64-unknown-linux-musl-gdb-add-index
riscv64-unknown-linux-musl-c++         riscv64-unknown-linux-musl-gprof
riscv64-unknown-linux-musl-c++filt     riscv64-unknown-linux-musl-ld
riscv64-unknown-linux-musl-cpp         riscv64-unknown-linux-musl-ld.bfd
riscv64-unknown-linux-musl-elfedit     riscv64-unknown-linux-musl-lto-dump
riscv64-unknown-linux-musl-g++         riscv64-unknown-linux-musl-nm
riscv64-unknown-linux-musl-gcc         riscv64-unknown-linux-musl-objcopy
riscv64-unknown-linux-musl-gcc-10.2.0  riscv64-unknown-linux-musl-objdump
riscv64-unknown-linux-musl-gcc-ar      riscv64-unknown-linux-musl-ranlib
riscv64-unknown-linux-musl-gcc-nm      riscv64-unknown-linux-musl-readelf
riscv64-unknown-linux-musl-gcc-ranlib  riscv64-unknown-linux-musl-size
riscv64-unknown-linux-musl-gcov        riscv64-unknown-linux-musl-strings
riscv64-unknown-linux-musl-gcov-dump   riscv64-unknown-linux-musl-strip

bin目录下就是我们需要的交叉编译工具链了。

9.3.3. 编译测试¶

简单编译一个helloworld程序，创建helloworld.c并添加以下内容：

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("Hello, World!");
return 0;
}

进行编译，如果是 riscv 需要指定扩展指令集rv64gcv0p7_xthead，如果是 ARM 则不需要。

#编译
host-tools/gcc/riscv64-linux-musl-x86_64/bin/riscv64-unknown-linux-musl-gcc helloworld.c -o helloworld -march=rv64imafdcvxthead -mcmodel=medany -mabi=lp64d

参数说明如下：

-march:定义了编译器应生成的指令集。
rv64imafdcvxthead:

其中：

rv64: 指定使用RISC-V 64位指令集架构。
i: 基本整数指令集。
m: 整数乘法和除法指令集。
a: 原子指令集。
f: 单精度浮点指令集。
d: 双精度浮点指令集。
c: 压缩指令集（C扩展）。
v: 向量指令集（V扩展）。
xthead: 这是一个扩展标志，通常指定特定的自定义指令集扩展或处理器特性。

-mcmodel: 指定代码模型，决定了生成代码的内存布局和地址空间。
medany: RISC-V的一种代码模型，表示中等大小的代码模型，允许程序在更大范围内使用任何地址。
-mabi:指定应用程序二进制接口，影响数据类型的对齐、调用约定、以及数据结构布局等。
lp64d

其中：

lp64: 指64位的ABI，指指针（p）、长整型（l）和指针所占的位数为64位，整数为32位。
d: 表示使用双精度浮点数的ABI。

提示

riscv如果不指定扩展指令集是无法在板卡运行的，原因是缺运行库，读者可自行查看程序信息和测试。

查看编译出来的helloworld信息：

#file命令查看信息
file helloworld

#信息输出如下
helloworld: ELF 64-bit LSB executable, UCB RISC-V, version 1 (SYSV), dynamically linked,
interpreter /lib/ld-musl-riscv64v_xthead.so.1, with debug_info, not stripped

#ldd命令查看信息
ldd helloworld

#信息输出如下
not a dynamic executable

可以看到编译出来的程序运行环境是riscv的，并且只依赖/lib/ld-musl-riscv64v_xthead.so.1，和前面在板卡编译出来的可执行程序不一样。

传到板卡并运行测试：

#运行
./helloworld

#信息输出如下
Hello, World!