在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，經(jīng)常會聽到一個詞：交叉編譯。到底什么是"交叉編譯"呢？為什么要使用"交叉編譯"呢？今天這篇文章，我們來討論下這個話題。

在討論交叉編譯之前，我們先來聊聊編譯。

1、編譯

在程序開發(fā)中，使用高級語言編寫的代碼被稱為源代碼，比如用C語言編寫的后綴名為.c的文件，或者C++編寫的后綴名為.cpp的文件。源代碼不能被機器執(zhí)行，必須轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的機器代碼（指令+數(shù)據(jù)）才能被CPU執(zhí)行。將源代碼轉(zhuǎn)換成機器代碼的過程稱為編譯（Compile），編譯的工作需要編譯器（Complier）來完成。

編譯器對源代碼進(jìn)行語法檢查，只有沒有語法錯誤的源代碼才能被編譯通過。源代碼經(jīng)過編譯后，并沒有生成最終的可執(zhí)行文件，而是生成一種被稱為目標(biāo)文件(Object File)的中間文件。比如，Visual C++的目標(biāo)文件后綴名為.obj，而GCC的目標(biāo)文件后綴名為.o

源代碼可能包含多個源文件，比如main.c/fun1.c/fun2.c等等，編譯器會對源文件逐個進(jìn)行編譯。因此，有幾個源文件，就會生成幾個目標(biāo)文件；

目標(biāo)文件并不能被執(zhí)行，因為它可能存在一些問題，比如源文件之間的引用關(guān)系導(dǎo)致的問題。

舉個例子：文件A.c引用了文件B.c中的變量"EXT_someflag"，A.c和B.c分別編譯生成A.o和B.o，A.o中并沒有變量"EXT_someflag"的定義，必須依靠B.o才能形成完整的代碼。

同樣的情況表現(xiàn)在源代碼對庫函數(shù)的引用。

把經(jīng)過編譯后生成的目標(biāo)文件，按照其內(nèi)在引用關(guān)系彼此相連接而生成一個完整的、可執(zhí)行的文件的過程稱為鏈接。

鏈接工作由鏈接器完成。

因此，源文件生成可執(zhí)行文件要經(jīng)過編譯和鏈接兩個步驟才能完成。為了方便，我們也把這個過程統(tǒng)稱為編譯。本文的主題"交叉編譯"也是包含了編譯和鏈接的步驟，不再贅述。

與交叉編譯相對應(yīng)的是"本地編譯（native compile"）。

理解本地編譯有助于更好地理解交叉編譯，所以，我們先來看看什么是本地編譯？

2、本地編譯

所謂"本地編譯"，是指編譯源代碼的平臺和執(zhí)行源代碼編譯后程序的平臺是同一個平臺。這里的平臺，可以理解為CPU架構(gòu)+操作系統(tǒng)。比如，在Intel x86架構(gòu)/Windows 10平臺下、使用Visual C++編譯生成的可執(zhí)行文件，在同樣的Intel x86架構(gòu)/Windows 10下運行。

3、交叉編譯

所謂"交叉編譯（Cross_Compile）"，是指編譯源代碼的平臺和執(zhí)行源代碼編譯后程序的平臺是兩個不同的平臺。比如，在Intel x86架構(gòu)/Linux（Ubuntu）平臺下、使用交叉編譯工具鏈生成的可執(zhí)行文件，在ARM架構(gòu)/Linux下運行。

交叉編譯是相對復(fù)雜的，必須考慮如下幾個問題：

1. CPU架構(gòu)：比如ARM，x86，MIPS等等；

2. 字節(jié)序：大端（big-endian）和小端（little-endian）；

3. 浮點數(shù)的支持；

4. 應(yīng)用程序二進(jìn)制接口（Application Binary Interface,ABI）；

為什么要使用交叉編譯呢？主要有兩個原因：

1. 交叉編譯的目標(biāo)系統(tǒng)一般都是內(nèi)存較小、顯示設(shè)備簡陋甚至沒有，沒有能力在其上進(jìn)行本地編譯；

2. 有能力進(jìn)行源代碼編譯的平臺CPU架構(gòu)或操作系統(tǒng)與目標(biāo)平臺不同；

交叉編譯工具鏈?zhǔn)沁M(jìn)行交叉編譯的必不可少的工具，是嵌入式開發(fā)人員必須熟練掌握的技能。我們會在后續(xù)文章中對交叉編譯工具鏈進(jìn)行介紹。