Linux开发学习记录(4)：如何愉快(?)地交叉编译

前言

随着不断地学习（败家），现在我手里积攒了许多不同体系结构的设备，比如 x86_64、ARM、aarch64 等等，也是花了我不少的钱💸。

平常我主要是在自己的 x86_64 电脑上写 C/C++ 代码，然后进行编译和测试，测试没问题之后，便会将程序下载到其它架构的机器上。但C/C++是"一次编写处处编译"的语言，不同架构的机器要对用对应架构的编译工具链来完成编译，如果你用系统自带的 gcc 编译你的代码，那么大概率编译出来的程序只能在当前架构的机器上运行(对我来说就是x86_64)。

为了让编译出来的程序能在其他架构的机器上跑起来，得用对应架构的交叉编译工具链，或者干脆直接把代码丢到对应架构的机器上，它自己编译出来的程序自己大概率能用。

交叉编译，简单说就是在一种架构的机器上编译出给另一种架构用的程序。

这篇文章就用来记录我折腾过程中发现的一些交叉编译方法，目前摸索到的有以下两种：

• 交叉编译工具链
• Docker运行非本机架构编译(说实话这种方式严格来讲并非交叉编译的范畴，不过也能实现我们的目标)

本文的情景设定

假设你有一个朋友叫李华，你和他生活在一个只有 Linux 系统的世界。

某天，李华的C语言课程老师要求李华写一个经典的 hello world 程序作为第一节课的课后作业。

于是李华照着PTT创建了 ~/hello.c ，并往其中写入了如下的内容：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

并使用 gcc 进行编译，得到了正确输出 hello world 的可执行文件 hello，如下：

~$ gcc --static -o hello hello.c
~$ ./hello
hello world

完全没问题！于是李华按照要求，把可执行文件 hello 发到了老师的邮箱(或者QQ、微信等平台)。

过了一会儿，李华的老师给他发了一张截图，说有BUG(BIG)，他点开来一看，发现了如下的报错文本：

~/作业/李华boy$ ./hello 
可执行文件格式错误: ./hello

# 当然也可能是找不到动态库的报错，反正李华老师的电脑大概率运行不了

然后李华就傻了，这是为啥啊？我电脑上运行的好好的。

原来老师的电脑是 aarch64 架构的，和李华的 x86_64 架构不同，李华用自带的 gcc 进行编译后，编译出来的可执行文件格式不对。

请你帮助李华正确的完成编译，将格式正确的可执行文件交给他。

交叉编译工具链

这个是最常见的一种办法，你可以下载对应架构对应的交叉编译工具链，用这个交叉编译工具链里面的gcc来编译程序。

通过情景设定可知李华老师的电脑架构为 aarch64，操作系统为 Linux，那么只要下载 aarch64-linux 交叉编译工具链就行了！

对应的工具链可以从 Arm GNU Toolchain Downloads 网站之中获取，如下图：

下载图中所示的 arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz 解压并放到对应的目录下，具体命令如下：

~$ wget https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu/15.2.rel1/binrel/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz
~$ tar -Jxvf arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz
~$ mkdir -p /usr/local/aarch64
~$ sudo mv arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu /usr/local/aarch64/
~$ echo 'export PATH=$PATH:/usr/local/aarch64/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin' >> ~/.bashrc

上面的演示先是用 wget 下载了压缩包(当然，你可以直接在浏览器中下载)，然后解压并将解压出来的文件全部移动到 /usr/local/aarch64/ ，最后在 bash shell 的初始化文件中给 PATH 环境变量添加对应的路径使Linux能直接找到我们接下来要用到的工具(如果你用的不是 bash ，比如 zsh，请自行改为放到对应的 shell 初始化文件中)。

最后你便可以使用交叉编译工具对李华的代码进行编译，得到能在李华老师电脑上运行的程序了，如下：

~$ aarch64-none-linux-gnu-gcc --static -o hello_aarch64 hello.c

这里得到的 hello_aarch64 在李华老师的电脑上便能正常执行，完成任务！
( 这里使用 --static 是因为李华和他老师电脑上的 glibc 版本可能不同 )

Docker运行非本机架构编译

说实话这种方式严格来讲并非交叉编译的范畴，不过也能实现我们的目标。

这个方法本质上就是根据对应架构和系统选择相应的Docker镜像创建容器，然后进入到容器之中进行编译。

通过情景设定可知李华老师的电脑架构为 aarch64，操作系统为 Linux，假设李华老师的电脑是 Ubuntu 24.04 ，我们按照接下来的方法即可得到我们想要的可执行程序。

~$ mkdir -p ./dir && mv helle.c ./dir/

# 安装所有架构的模拟器
~$ sudo docker run --privileged --rm tonistiigi/binfmt --install all

# 创建一次性容器
~$ sudo docker run -it --rm --platform linux/arm64 -v ./dir:/app ubuntu:20.04

# 编译
/# cd app
/app# apt update && apt install build-essential
/app# gcc -o hello hello.c
/app# exit

# 此时进入 dir 文件，即可获取对应架构的可执行程序
~$ cd dir
~/dir$ ls hello
hello

参考

开源项目

Arm GNU Toolchain Downloads
tonistiigi/binfmt

自媒体

让 Docker 运行非本机架构的镜像（binfmt_misc）
交叉编译？狗都不用，还是玩docker容器吧

---