使用 Clang/LLVM 交叉編譯 Clang/LLVM

簡介

本文檔包含在主機上構建針對另一個平台的 LLVM 和 Clang 的資訊。

有關如何將 Clang 用作交叉編譯器的更多資訊，請查看 https://clang.llvm.org/docs/CrossCompilation.html。

待辦事項：將 MIPS 和其他平台添加到本文檔中。

從 x86_64 交叉編譯到 ARM

在此用例中，我們將在基於 Debian 的 Linux 系統上使用 CMake 和 Ninja，從 x86_64 主機（現今大多數 Intel 和 AMD 晶片）交叉編譯到硬浮點 ARM 目標（現今大多數 ARM 目標）。

您需要的套件是

  • cmake

  • ninja-build （來自 Ubuntu 中的 backports）

  • gcc-4.7-arm-linux-gnueabihf

  • gcc-4.7-multilib-arm-linux-gnueabihf

  • binutils-arm-linux-gnueabihf

  • libgcc1-armhf-cross

  • libsfgcc1-armhf-cross

  • libstdc++6-armhf-cross

  • libstdc++6-4.7-dev-armhf-cross

配置 CMake

有關如何為 LLVM/Clang 配置 CMake 的更多資訊，請參閱 使用 CMake 構建 LLVM。

您需要添加的 CMake 選項是

  • -DCMAKE_SYSTEM_NAME=<目標系統>

  • -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=<安裝目錄>

  • -DLLVM_HOST_TRIPLE=arm-linux-gnueabihf

  • -DLLVM_TARGETS_TO_BUILD=ARM

注意：當設定 CMAKE_SYSTEM_NAME 時，CMAKE_CROSSCOMPILING 總是會自動設定。不要在您的選項中加入 -DCMAKE_CROSSCOMPILING=TRUE。

另請注意，LLVM_HOST_TRIPLE 指定將要運行交叉構建的 LLVM 的系統的三元組 - 該標誌是根據 autoconf 構建/主機/目標命名法命名的。（此標誌隱式設置其他默認值，例如 LLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE。）

如果您使用 GCC 進行編譯，則可以使用目標架構選項，編譯器驅動程式將檢測它需要的所有內容

  • -DCMAKE_CXX_FLAGS='-march=armv7-a -mcpu=cortex-a9 -mfloat-abi=hard'

但是，如果您使用的是 Clang，則驅動程式可能與您的特定 Linux 發行版、版本或 GCC 佈局不是最新的，因此您需要進行調整。

除了以上內容之外，您還需要

  • --target=arm-linux-gnueabihf 或您的交叉 GCC 的三元組。

  • '--sysroot=/usr/arm-linux-gnueabihf'、'--sysroot=/opt/gcc/arm-linux-gnueabihf' 或您的 GCC 的 sysroot（/lib、/bin 等所在的位置）的位置。

  • 適當使用 -I 和 -L，具體取決於交叉 GCC 的安裝方式以及函式庫和標頭檔的位置。

您可能還想設定 LLVM_NATIVE_TOOL_DIR 選項，指向一個包含預先建置的 LLVM 工具（llvm-tblgen、clang-tblgen 等）的目錄，以便在可用時重複使用它們。例如 -DLLVM_NATIVE_TOOL_DIR=<path-to-native-llvm-build>/bin。如果未設定此選項（或目錄不包含所有必要的工具），LLVM 交叉編譯將自動啟動巢狀建置來建置所需的工具。

CXX 旗標定義目標、CPU（在這種情況下，預設為帶有 NEON 的 fpu=VFP3）和強制使用硬浮點 ABI。如果您使用 Clang 作為交叉編譯器，您還必須設定 --sysroot 以確保它選擇正確的連結器。

使用 Clang 時，選擇與 GCC 三元組和系統根目錄相同的目標三元組非常重要。這將使 Clang 更容易找到正確的工具和包含標頭。但这并不意味着所有标头和库都能找到。您仍然需要使用 -I 和 -L 来查找那些额外的标头和库，具体取决于您的发行版。

大多数情况下，您需要的是拥有平台本身的原生编译器，而不是其他平台的编译器。因此，很少需要编译所有后端。因此，您还应该设置 TARGETS_TO_BUILD 以仅构建您的目标后端。

您必須設定 CMAKE_INSTALL_PREFIX，否則 ninja install 會將 ARM 二進制文件複製到您的根文件系統中，這不是您想要的。

修正

目前的 LLVM 中有一些錯誤，需要在運行 CMake 之前進行一些調整

  1. 如果您使用 Clang 作為交叉編譯器，則 LLVM ARM 後端存在一個問題，即在位置無關程式碼（R_ARM_THM_MOVW_ABS_NC）上產生絕對重定位，因此目前您應該禁用 PIC

    -DLLVM_ENABLE_PIC=False

    這不是問題，因為 Clang/LLVM 庫是靜態鏈接的，所以它應該不會影響太多。

  2. ARM 庫不會安裝在您的系統中。但是檢查依賴關係的 CMake 準備步驟將檢查主機庫，而不是目標庫。以下列出了一些依賴關係，但您的項目可能還有更多，或者本文檔可能已過時。您會在鏈接時看到錯誤，指示這一點。

    基於 Debian 的發行版提供了一種添加 multiarch 的方法，它可以添加新的架構並允許您為這些系統安裝軟體包。有關更多資訊，請參閱 https://wiki.debian.org/Multiarch/HOWTO。

    但並非所有發行版都提供這種方法，而且可能沒有簡單的方法來安裝它們，因此您必須單獨構建/下載它們。

    獲取庫的一種快速方法是從發行版倉庫下載它們，例如 Debian (http://packages.debian.org/jessie/)，然後下載缺少的庫。請注意，libXXX 將包含共享對象（.so），而 libXXX-dev 將提供標頭和靜態（.a）庫。為了以防萬一，請同時下載這兩個。

    您需要為 ARM 準備的是：libtinfo、zlib1g、libxml2 和 liblzma。您可以在 Debian 儲存庫中找到適用於所有架構的下載。

    下載並解壓縮所有 .deb 套件後，將所有 .so 和 .a 複製到一個目錄中，建立適當的符號連結（如有必要），並將相關的 -L 和 -I 路徑添加到上面的 -DCMAKE_CXX_FLAGS 中。

執行 CMake 和建置

最後，如果您使用的是平台編譯器，請執行

$ cmake -G Ninja <source-dir> -DCMAKE_BUILD_TYPE=<type> <options above>

如果您使用 Clang 作為交叉編譯器，請執行

$ CC='clang' CXX='clang++' cmake -G Ninja <source-dir> -DCMAKE_BUILD_TYPE=<type> <options above>

如果您的路徑中有 clang/clang++，它應該可以直接運作，並且會在建置目錄中建立特殊的 Ninja 檔案。我強烈建議您在單獨的建置目錄中執行 cmake，不要 在原始碼樹中執行。

要進行建置，只需輸入

$ ninja

它會自動找出您有多少個核心、需要建置哪些規則，並建置整個專案。

您無法在此樹狀結構上執行 ninja check-all，因為建立的二進制檔案是針對 ARM 而不是 x86_64 的。

安裝和使用

LLVM/Clang 成功建置後，您應該透過以下方式安裝它

$ ninja install

這將在安裝目錄中建立一個 sysroot。然後，您可以使用完整的目標三元組名稱（便於識別）將該目錄打包成一個二進制檔案，例如

$ ln -sf <install-dir> arm-linux-gnueabihf-clang
$ tar zchf arm-linux-gnueabihf-clang.tar.gz arm-linux-gnueabihf-clang

如果您將該壓縮檔複製到目標板，您就可以使用它來執行測試套件，例如，請遵循 https://llvm.dev.org.tw/docs/lnt/quickstart.html 的指南，在測試目錄中解壓縮壓縮檔，並使用以下選項

$ ./sandbox/bin/python sandbox/bin/lnt runtest nt \
    --sandbox sandbox \
    --test-suite `pwd`/test-suite \
    --cc `pwd`/arm-linux-gnueabihf-clang/bin/clang \
    --cxx `pwd`/arm-linux-gnueabihf-clang/bin/clang++

請記住，將 -jN 選項添加到 lnt 中，其中 N 是您板子上 CPU 的數量。此外，clang 的路徑必須是絕對路徑，因此您需要使用上面提到的 pwd 技巧。