Target triplet (目标三元组)

在准备交叉编译工具链时,需要确定目标机器的架构、环境,才能选择出合适的工具链配置。工具链的配置以Target triplet表示。其基本格式为:

machine-vendor-os

machine代表目标的架构,即目标所使用的CPU类型和配置。需要注意的是,同样的CPU,在不同字节序下工作时所对应的machine并不相同。具体可以参照Installing GCC。常见的machine列表如下:

CPU machine
80386 i386
64位PC CPU x86_64或amd64
MIPS32 Big endian mips
MIPS32 Little endian mipsel

vendor可以用来对工具链的架构进行细节的配置。当不需要深入配置时,可以将其设为unknown或直接省略。在ucore开发中,需要注意的是,如果使用的CPU没有浮点运算指令,vendor需要包括softfloat,避免工具链生成不支持的指令。

os指定目标的操作系统环境,一般包括系统名称以及基础C库名称。该项可以设定工具链的一些默认行为,例如目标文件格式和连接时自动使用的C库等。ucore运行不依赖于外部的软件,因此该项影响不大,可以直接设为常见的linux-gnu,也可以设为ucore-elf

需要注意的是,对应同样的目标可能有多种不同的Target triplet。在选择具体的工具链时,只需要一种满足需要的即可。例如,在准备对应于MIPS32 Big endian算的ucore工具链时,可以选择如下的Target triplet:

  • mips-softfloat-linux-gnueabi
  • mipsel-linux-gnu (Debian/Ubuntu)

在Debian/Ubuntu下,可以直接执行apt-get install binutils-mipsel-linux-gnu gcc-mipsel-linux-gnu安装需要的工具。

Binutils

GNU Binutils包括汇编器、连接器以及许多用来操作目标文件的工具。常用的工具有:

命令 说明
ld GNU连接器
as GNU汇编器
objdump 可以查看目标文件内容、进行反汇编等
objcopy 可以复制、修改目标文件

使用交叉编译工具链时,需要在命令前附加目标的Target triplet,例如,要使用mips-linux-gnuas,应该使用的命令为mips-linux-gnu-as

ld

GNU连接器,可以根据连接器脚本进行连接。文档

  • ld连接多个目标文件。作为参数的目标文件的先后顺序对连接结果有影响。
  • 需要生成静态文件时,输入只能包括静态库(.a)或目标文件(.o)。

格式:ld [选项] 目标文件

常用选项:

  • -o <文件> 设置输出文件
  • -L <目录> 设置库搜索路径
  • -l <库名> 在库搜索路径中寻找对应的库并加入链接
  • -T <脚本> 使用自定义连接器脚本

as

GNU汇编器,根据汇编程序产生目标文件。文档

  • as需要不含预处理的汇编程序(一般以.s作为文件名结尾)。如果需要进行预处理(文件名以.S结尾),可以使用gcc汇编或自行调用cpp预处理。
  • 不同架构的汇编语言有不同的语法。

格式:as [选项] [文件] 当不指定输入文件时,as从标准输入读入源程序。

常用选项:

  • -o <文件> 设置输出文件

objdump

显示目标文件信息。文档

格式:objdump [选项] [文件]

当不制定输入文件时,默认使用a.out

常用选项:

  • -h 查看Section headers。列出目标文件内所有段的信息。
  • -t 查看符号表。
  • -x 查看所有区块信息。相当于-a -f -h -p -r -t(Archive信息、文件头、Section headers、文件格式特有的信息、重定位信息、符号表)。
  • -d 反汇编所有可执行段。该操作会产生相当多的输出,一般应将输出重定向到文件或编辑器。
  • -j 限定仅处理某个段。
  • -s 输出段的内容。一般与-j连用。

objcopy

修改目标文件。文档

格式:objcopy [选项] <输入> [输出]

若不指定输出文件,将会直接删除输入文件并使用输入的文件名。

常用选项:

  • -I <bfdname> 指定输入格式
  • -O <bfdname> 指定输出格式
  • -j <段名> 限定仅处理某个段

常见用法:

提取.text段:

$ objcopy -Obinary -j .text bootsect.elf bootsect.mbr

该命令从bootsect.elf中提取.text段(代码段),存入bootsect.mbr,对段的内容不进行改动。

GCC

GCC(GNU Compiler Collection)包括一系列编程语言的编译器以及语言的底层库。在ucore的开发中,仅使用其C编译器(gcc)。

与Binutils相同,使用交叉编译工具链时,需要在命令前附加目标的Target triplet。要使用mips-linux-gnugcc,应该使用的命令为mips-linux-gnu-gcc

gcc

GCC的C编译器。一般用来编译C程序,也可以进行连接或汇编带预处理的汇编语言。GCC所支持的选项根据不同版本有所不同。

格式:gcc [选项] 输入

常用选项:

  • -o <输出> 指定输出文件名
  • -c 仅进行编译而不连接
  • -I 设定预处理include搜索路径
  • -Wall 开启大部分警告
  • -std=<标准> 设定C语言标准
  • -ffreestanding 设定运行环境为freestanding,即无标准库

常见用法:

编译程序至目标文件:

$ gcc -std=c99 -I ../include -Wall -c -o mm.o mm.c

该命令编译mm.c,在../include以及系统头文件中搜索#include所引用的头文件,并且对大多数可能存在问题的地方提出警告,最终将结果输出至mm.o

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