--- title: xmake从入门到精通9:交叉编译详解 tags: [xmake, lua, 交叉编译] date: 2019-12-05 author: Ruki outline: deep --- xmake是一个基于Lua的轻量级现代化c/c++的项目构建工具,主要特点是:语法简单易上手,提供更加可读的项目维护,实现跨平台行为一致的构建体验。 除了win, linux, macOS平台,以及android, ios等移动端平台的内建构建支持,xmake也支持对各种其他工具链的交叉编译支持,本文我们将会详细介绍下如何使用xmake进行交叉编译。 * [项目源码](https://github.com/xmake-io/xmake) * [官方文档](https://xmake.io/zh/) ### 交叉编译工具链简介 通常,如果我们需要在当前pc环境编译生成其他设备上才能运行的目标文件时候,就需要通过对应的交叉编译工具链来编译生成它们,比如在win/macos上编译linux的程序,或者在linux上编译其他嵌入式设备的目标文件等。 通常的交叉编译工具链都是基于gcc/clang的,大都具有类似如下的结构: ``` /home/toolchains_sdkdir - bin - arm-linux-armeabi-gcc - arm-linux-armeabi-ld - ... - lib - libxxx.a - include - xxx.h ``` 每个工具链都有对应的include/lib目录,用于放置一些系统库和头文件,例如libc, stdc++等,而bin目录下放置的就是编译工具链一系列工具。例如: ``` arm-linux-armeabi-ar arm-linux-armeabi-as arm-linux-armeabi-c++ arm-linux-armeabi-cpp arm-linux-armeabi-g++ arm-linux-armeabi-gcc arm-linux-armeabi-ld arm-linux-armeabi-nm arm-linux-armeabi-strip ``` 其中`arm-linux-armeabi-`前缀就是cross,通过用来标示目标平台和架构,主要用于跟主机自身的gcc/clang进行区分。 里面的gcc/g++就是c/c++的编译器,通常也可以作为链接器使用,链接的时候内部会去调用ld来链接,并且自动追加一些c++库。 cpp是预处理器,as是汇编器,ar用于生成静态库,strip用于裁剪掉一些符号信息,使得目标程序会更加的小。nm用于查看导出符号列表。 ### 自动探测和编译 如果我们的交叉编译工具链是上文的结构,xmake会自动检测识别这个sdk的结构,提取里面的cross,以及include/lib路径位置,用户通常不需要做额外的参数设置,只需要配置好sdk根目录就可以编译了,例如: ```bash $ xmake f -p cross --sdk=/home/toolchains_sdkdir $ xmake ``` 其中,`-p cross`用于指定当前的平台是交叉编译平台,`--sdk=`用于指定交叉工具链的根目录。 注:我们也可以指定`-p linux`平台来配置交叉编译,效果是一样的,唯一的区别是额外标识了linux平台名,方便xmake.lua里面通过`is_plat("linux")`来判断平台。 这个时候,xmake会去自动探测gcc等编译器的前缀名cross:`arm-linux-armeabi-`,并且编译的时候,也会自动加上`链接库`和`头文件`的搜索选项,例如: ``` -I/home/toolchains_sdkdir/include -L/home/toolchains_sdkdir/lib ``` 这些都是xmake自动处理的,不需要手动配置他们。 ### 手动配置编译 如果上面的自动检测对某些工具链,还无法完全通过编译,就需要用户自己手动设置一些交叉编译相关的配置参数,来调整适应这些特殊的工具链了,下面我会逐一讲解如何配置。 #### 设置工具链bin目录 对于不规则工具链目录结构,靠单纯地[--sdk](https://xmake.io/zh/)选项设置,没法完全检测通过的情况下,可以通过这个选项继续附加设置工具链的bin目录位置。 例如:一些特殊的交叉工具链的,编译器bin目录,并不在 `/home/toolchains_sdkdir/bin` 这个位置,而是独立到了 `/usr/opt/bin` 这个时候,我们可以在设置了sdk参数的基础上追加bin目录的参数设置,来调整工具链的bin目录。 ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/home/toolchains_sdkdir --bin=/usr/opt/bin $ xmake ``` #### 设置交叉工具链工具前缀 像aarch64-linux-android-这种,通常如果你配置了--sdk或者--bin的情况下,xmake会去自动检测的,不需要自己手动设置。 但是对于一些极特殊的工具链,一个目录下同时有多个cross前缀的工具bin混在一起的情况,你需要手动设置这个配置,来区分到底需要选用哪个bin。 例如,toolchains的bin目录下同时存在两个不同的编译器: ``` /opt/bin - armv7-linux-gcc - aarch64-linux-gcc ``` 我们现在想要选用armv7的版本,那么我们可以追加`--cross=`配置编译工具前缀名,例如: ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/usr/toolsdk --bin=/opt/bin --cross=armv7-linux- ``` #### 设置c/c++编译器 如果还要继续细分选择编译器,则继续追加相关编译器选项,例如: ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/user/toolsdk --cc=armv7-linux-clang --cxx=armv7-linux-clang++ ``` 当然,我们也可以指定编译器全路径。 `--cc`用于指定c编译器名,`--cxx`用于指定c++编译器名。 注:如果存在CC/CXX环境变量的话,会优先使用当前环境变量中指定的值。 如果指定的编译器名不是那些xmake内置可识别的名字(带有gcc, clang等字样),那么编译器工具检测就会失败。 这个时候我们可以通过: ```bash xmake f --cxx=clang++@/home/xxx/c++mips.exe ``` 设置c++mips.exe编译器作为类clang++的使用方式来编译。 也就是说,在指定编译器为`c++mips.exe`的同时,告诉xmake,它跟clang++用法和参数选项基本相同。 #### 设置c/c++连接器 如果还要继续细分选择链接器,则继续追加相关链接器选项,例如: ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/user/toolsdk --ld=armv7-linux-clang++ --sh=armv7-linux-clang++ --ar=armv7-linux-ar ``` ld指定可执行程序链接器,sh指定共享库程序链接器,ar指定生成静态库的归档器。 注:如果存在LD/SH/AR环境变量的话,会优先使用当前环境变量中指定的值。 #### 设置头文件和库搜索目录 如果sdk里面还有额外的其他include/lib目录不在标准的结构中,导致交叉编译找不到库和头文件,那么我们可以通过`--includedirs`和`--linkdirs`来追加搜索路径,然后通过`--links`添加额外的链接库。 ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/usr/toolsdk --includedirs=/usr/toolsdk/xxx/include --linkdirs=/usr/toolsdk/xxx/lib --links=pthread ``` 注:如果要指定多个搜索目录,可以通过`:`或者`;`来分割,也就是不同主机平台的路径分隔符,linux/macos下用`:`,win下用`;`。 #### 设置编译和链接选项 我们也可以根据实际情况通过`--cflags`, `--cxxflags`,`--ldflags`,`--shflags`和`--arflags`额外配置一些编译和链接选项。 * cflags: 指定c编译参数 * cxxflags:指定c++编译参数 * cxflags: 指定c/c++编译参数 * asflags: 指定汇编器编译参数 * ldflags: 指定可执行程序链接参数 * shflags: 指定动态库程序链接参数 * arflags: 指定静态库的生成参数 例如: ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/usr/toolsdk --cflags="-DTEST -I/xxx/xxx" --ldflags="-lpthread" ``` ### mingw工具链 使用mingw工具链编译,其实也是交叉编译,但是由于这个比较常用,xmake专门增加了一个mingw的平台来快速处理使用mingw工具链的编译。 因此,xmake对mingw的工具链检测会更加完善,在macos下,基本上连sdk路径都不需要配置,也能直接检测到,只需要切到mingw平台编译即可。 ```bash $ xmake f -p mingw $ xmake -v configure { ld = /usr/local/opt/mingw-w64/bin/x86_64-w64-mingw32-g++ ndk_stdcxx = true plat = mingw mingw = /usr/local/opt/mingw-w64 buildir = build arch = x86_64 xcode = /Applications/Xcode.app mode = release cxx = /usr/local/opt/mingw-w64/bin/x86_64-w64-mingw32-gcc cross = x86_64-w64-mingw32- theme = default kind = static ccache = true host = macosx clean = true bin = /usr/local/opt/mingw-w64/bin } [ 0%]: ccache compiling.release src/main.cpp /usr/local/bin/ccache /usr/local/opt/mingw-w64/bin/x86_64-w64-mingw32-gcc -c -fvisibility=hidden -O3 -m64 -o build/.objs/test/mingw/x86_64/release/src/main.cpp.obj src/main.cpp [100%]: linking.release test.exe /usr/local/opt/mingw-w64/bin/x86_64-w64-mingw32-g++ -o build/mingw/x86_64/release/test.exe build/.objs/test/mingw/x86_64/release/src/main.cpp.obj -s -fvisibility=hidden -m64 build ok! ``` 这里我们追加了`-v`参数,看了下详细的编译命令和检测到的mingw工具链配置值,其中cross被自动检测为:`x86_64-w64-mingw32-`,bin目录也被自动检测到了,还有编译器和链接器也是。 尽管在linux/win上还没法自动检测到sdk路径,我们也可以手动指定sdk路径,需要注意的是,xmake为mingw专门提供了一个`--mingw=`参数用来指定mingw的工具链根目录,其效果跟`--sdk=`是一样的,但是它可以作为全局配置被设置。 ```bash $ xmake g --mingw=/home/mingwsdk $ xmake f -p mingw $ xmake ``` 我们通过`xmake g/global`命令设置`--mingw`根目录到全局配置后,之后每次编译和切换编译平台,就不用额外指定mingw工具链路径了,方便使用。 另外,其他的工具链配置参数用法,跟上文描述的没什么区别,像`--cross`, `--bin=`等都可以根据实际的环境需要,自己控制是否需要额外追加配置来适配自己的mingw工具链。 ### 项目描述设置 #### set_toolchain 如果觉得每次通过命令行配置比较繁琐,有些配置可以通过在xmake.lua预先配置好,来简化命令配置,比如编译器的指定,就可以通过`set_toolchain`来对每个target单独设置。 ```lua target("test") set_kind("binary") set_toolchain("cxx", "clang") set_toolchain("ld", "clang++") ``` 强制test目标的编译器和链接器使用clang编译器,或者指定交叉编译工具链中的编译器名或者路径。 #### set_config 我们也可以通过`set_config`来设置在`xmake f/config`命令中的每个配置参数的默认值,这是个全局api,对每个target都会生效。 ```lua set_config("cflags", "-DTEST") set_config("sdk", "/home/xxx/tooksdk") set_config("cc", "gcc") set_config("ld", "g++") ``` 不过,我们还是可以通过`xmake f --name=value`的方式,去修改xmake.lua中的默认配置。 ### 自定义编译平台 如果某个交叉工具链编译后目标程序有对应的平台需要指定,并且需要在xmake.lua里面根据不同的交叉编译平台,还需要配置一些额外的编译参数,那么上文的`-p cross`设置就不能满足需求了。 其实,`-p/--plat=`参数也可以设置为其他自定义的值,只需要跟`is_plat`保持对应关系就可以,所有非内置平台名,都会默认采用交叉编译模式,例如: ```bash $ xmake f -p myplat --sdk=/usr/local/arm-xxx-gcc/ $ xmake ``` 我们传入了myplat自定义平台名,作为当前交叉工具链的编译平台,然后xmake.lua里面我们对这个平台,配置下对应的设置: ```lua if is_plat("myplat") then add_defines("TEST") end ``` 通过这种方式,xmake就可以很方便的扩展处理各种编译平台,用户可以自己扩展支持freebsd, netbsd, sunos等其他各种平台的交叉编译。 我摘录一段之前移植libuv写的交叉编译的配置,直观感受下: ```lua -- for gragonfly/freebsd/netbsd/openbsd platform if is_plat("gragonfly", "freebsd", "netbsd", "openbsd") then add_files("src/unix/bsd-ifaddrs.c") add_files("src/unix/freebsd.c") add_files("src/unix/kqueue.c") add_files("src/unix/posix-hrtime.c") add_headerfiles("(include/uv-bsd.h)") end -- for sunos platform if is_plat("sunos") then add_files("src/unix/no-proctitle.c") add_files("src/unix/sunos.c") add_defines("__EXTENSIONS_", "_XOPEN_SOURCE=600") add_headerfiles("(include/uv-sunos.h)") end ``` 然后,我们就可以切换这些平台来编译: ```bash $ xmake f -p [gragonfly|freebsd|netbsd|openbsd|sunos] --sdk=/home/arm-xxx-gcc/ $ xmake ``` 另外,内置的linux平台也是支持交叉编译的哦,如果不想配置其他平台名,统一作为linux平台来交叉编译,也是可以的。 ```bash $ xmake f -p linux --sdk=/usr/local/arm-xxx-gcc/ $ xmake ``` 只要设置了`--sdk=`等参数,就会启用linux平台的交叉编译模式。