Program-C 交叉编译

建立ARM交叉编译环境arm-none-linux-gnueabi-gcc

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# add2line:将你要找的地址转成文件和行号,它要使用 debug 信息
arm-none-linux-gnueabi-addr2line

# ar:产生、修改和解开一个存档文件
arm-none-linux-gnueabi-ar

# as:gnu的汇编器
arm-none-linux-gnueabi-as

# ld:gnu 的连接器
arm-none-linux-gnueabi-ld

# gprof:gnu 汇编器预编译器
arm-none-linux-gnueabi-gprof

# nm:列出目标文件的符号和对应的地址
arm-none-linux-gnueabi-nm

# objdump:显示目标文件的信息
arm-none-linux-gnueabi-objdump

# readelf:显示 elf 格式的目标文件的信息
arm-none-linux-gnueabi-readelf

# strings:打印出目标文件中可以打印的字符串,有个默认的长度,为4
arm-none-linux-gnueabi-strings

# c++filt:C++ 和 java 中有一种重载函数,所用的重载函数最后会被编译转化成汇编的标,c++filt 就是实现这种反向的转化,根据标号得到函数名
arm-none-linux-gnueabi-c++filt

# objcopy:将某种格式的目标文件转化成另外格式的目标文件
arm-none-linux-gnueabi-objcopy

# ranlib:为一个存档文件产生一个索引,并将这个索引存入存档文件中
arm-none-linux-gnueabi-ranlib

# size:显示目标文件各个节的大小和目标文件的大小
arm-none-linux-gnueabi-size

# strip:剥掉目标文件的所有的符号信息
arm-none-linux-gnueabi-strip

C调用C++库和C++调用C库的方法

C调用C++库和C++调用C库的方法

C++调用C的静态库/动态库

C++ 调用 C 的函数比较简单,直接使用 extern "C" {} 告诉编译器用 C 的规则去调用 C 函数就可以了。

CAdd.h

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int cadd(int x, int y);

CAdd.c

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#include "CAdd.h"
#include <stdio.h>

int cadd(int x, int y) {
printf("from C function.\n");
return (x + y);
}

编译libCAdd.a

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gcc -c CAdd.c           # 生成CAdd.o
ar -r libCAdd.a CAdd.o # 归档生成libCAdd.a

编译动态库 libCAdd.so

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gcc -shared -o libCAdd.so CAdd.c

cppmain.cpp

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#include <stdio.h>

extern "C" {
#include "CAdd.h"
}

int main()
{
int sum = cadd(1, 2);
printf("1+2 = %d\n", sum);
return 0;
}

编译main

-l 指定库名称,优先链接so动态库,没有动态库再链接 .a 静态库。

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g++ -o cppmain cppmain.cpp -L. -lCAdd

运行

如果链接的是静态库就可以直接运行了,如果链接的是动态库可能会提示

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./cppmain: error while loading shared libraries: libCAdd.so: cannot open shared object file: No such file or directory

是因为Linux系统程序和Windows不一样,Linux系统只会从系统环境变量指定的路径加载动态库,可以把生成的动态库放到系统目录,或者执行 export LD_LIBRARY_PATH=./ 设置当前路径为系统链接库目录就可以了。

*注释 *

这里是在 include 头文件的外面包裹了 extern "C" { },是告诉编译器以 C 语言的命名方式去加载这个符号。还有一种比较常见的方式是在头文件中进行编译声明,如下所示,这样的话,无论 C 还是 C++ 直接正常include就可以使用了。

CAdd.h

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C 调用 C++ 的静态库

C 语言没法直接调用 C++ 的函数,但可以使用包裹函数来实现。C++ 文件 .cpp 中可以调用 C 和 C++ 的函数,但是 C 代码 .c 只能调用 C 的函数,所以可以用包裹函数去包裹C ++ 函数,然后把这个包裹函数以 C 的规则进行编译,这样 C 就可以调用这个包裹函数了。

CppAdd.h

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int cppadd(int x, int y);

CppAdd.cpp

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#include "CppAdd.h"
#include <stdio.h>

int cppadd(int x, int y) {
printf("from C++ function.\n");
return (x + y);
}

编译静态库 libCppAdd.a

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g++ -c CppAdd.cpp
ar -r libCppAdd.a CppAdd.o

CppAddWrapper.h

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#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

int cppaddwrapper(int x, int y);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

CppAddWrapper.cpp

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#include "CppAddWrapper.h"
#include <stdio.h>
#include "CppAdd.h"

int cppaddwrapper(int x, int y) {
printf("from wrapper.\n");
int sum = cppadd(x, y);
return sum;
}

编译 wrapper 静态库 libCppAddWrapper.a

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g++ -c CppAddWrapper.cpp
ar -r libCppAddWrapper.a CppAddWrapper.o

main.c

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#include "CppAddWrapper.h"
#include <stdio.h>

int main()
{
int sum = cppaddwrapper(1, 2);
printf("1+2 = %d\n", sum);
return 0;
}

编译 main,同时指定 libCppAdd.a 和 libCppAddWrapper.a。

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gcc -o main main.c -L. -lCppAddWrapper -lCppAdd

或者把 libCppAdd.a 合并到 libCppAddWrapper.a 中

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ar -x libCppAdd.a         # 提取CppAdd.o
ar -x libCppAddWrapper.a # 提取CppAddWrapper.o
ar -r libCppAddWrapper.a CppAdd.o CppAddWrapper.o # 打包libCppAddWrapper.a
gcc -o main main.c -L. -lCppAddWrapper # 只需要连接libCppAddWrapper.a即可

如果是 C 调用 C++ 的 so 动态库的话,类似于调用静态库的方法应该也是有效的,太麻烦我没试过。

总结

C/C++ 函数符号的区别

C++ 可以兼容 C 的语法,C/C++ 主要的区别是编译函数符号规则不一样,C 语言代码编译后的函数名还是原来函数名,C++ 代码编译后的函数名带有参数信息。

做个测试来检验一下。一个简单的函数,分别用 C 和 C++ 进行编译。

hello1.c

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int test(int a, char* b){
return a;
}

hello2.cpp

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int test(int a, char* b){
return a;
}

编译

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gcc -c hello1.c     # 生成hello1.o
g++ -c hello1.cpp # 生成hello2.o

查看符号表

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$ nm hello1.o
0000000000000000 T test
$ nm hello2.o
0000000000000000 T _Z4testiPc

从上面信息可以看出,C 语言编译后的函数符号还是原函数名,而 C++ 编译后的函数符号由test变成了 _Z4testiPc,从这个符号名字可以看出 test 前面有个数字 4 应该是函数名长度,test 后面 iPc 应该就是函数的参数签名。C++ 之所以这样规定编译后的函数符号是因为对面对象的 C++ 具有函数重载功能,以此来区分不同的函数。

.so 动态库、.a 静态库和 .o 中间文件的关系

程序的运行都要经过编译和链接两个步骤。假如有文件 add.c,可以使用命令 gcc -c add.c 进行编译,生成 add.o 中间文件,使用命令 ar -r libadd.a add.o 可以生成 libadd.a 静态库文件。静态库文件其实就是对 .o 中间文件进行的封装,使用 nm libadd.a 命令可以查看其中封装的中间文件以及函数符号。

链接静态库就是链接静态库中的 .o 文件,这和直接编译多个文件再链接成可执行文件一样。

动态链接库是程序执行的时候直接调用的“插件”,使用命令 gcc -shared -o libadd.so add.c 生成 so 动态库。动态库链接的时候可以像静态库一样链接,告诉编译器函数的定义在这个静态库中(避免找不到函数定义的错误),只是不把这个 so 打包到可执行文件中。如果没有头文件的话,可以使用 dlopen/dlsum 函数手动去加载相应的动态库。详细做法参考上一篇文章《C语言调用so动态库的两种方式》。

ar nm 命令的详细解释

功能说明:建立或修改备存文件,或是从备存文件中抽取文件。

语  法:ar[-dmpqrtx][cfosSuvV][a<成员文件>][b<成员文件>][i<成员文件>][备存文件][成员文件]

补充说明:ar 可让您集合许多文件,成为单一的备存文件。在备存文件中,所有成员文件皆保有原来的属性与权限。

参  数:

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# 指令参数
 -d  删除备存文件中的成员文件。
 -m  变更成员文件在备存文件中的次序。
 -p  显示备存文件中的成员文件内容。
 -q  将问家附加在备存文件末端。
 -r  将文件插入备存文件中。
 -t  显示备存文件中所包含的文件。
 -x  自备存文件中取出成员文件。

# 选项参数
 a<成员文件>  将文件插入备存文件中指定的成员文件之后。
 b<成员文件>  将文件插入备存文件中指定的成员文件之前。
 c  建立备存文件。
 f  为避免过长的文件名不兼容于其他系统的ar指令指令,因此可利用此参数,截掉要放入备存文件中过长的成员文件名称。
 i<成员文件>  将问家插入备存文件中指定的成员文件之前。
 o  保留备存文件中文件的日期。
 s  若备存文件中包含了对象模式,可利用此参数建立备存文件的符号表。
 S  不产生符号表。
 u  只将日期较新文件插入备存文件中。
 v  程序执行时显示详细的信息。
 V  显示版本信息。

ar基本用法

ar命令可以用来创建、修改库,也可以从库中提出单个模块。库是一单独的文件,里面包含了按照特定的结构组织起来的其它的一些文件(称做此库文件的member)。原始文件的内容、模式、时间戳、属主、组等属性都保留在库文件中。

下面是ar命令的格式:

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$ ar [-]{dmpqrtx}[abcfilNoPsSuvV][membername] [count] archive files...

例如我们可以用ar rv libtest.a hello.o hello1.o来生成一个库,库名字是test,链接时可以用-ltest链接。该库中存放了两个模块hello.o和hello1.o。选项前可以有‘-‘字符,也可以没有。下面我们来看看命令的操作选项和任选项。现在我们把{dmpqrtx}部分称为操作选项,而[abcfilNoPsSuvV]部分称为任选项。

{dmpqrtx} 中的操作选项在命令中只能并且必须使用其中一个,它们的含义如下:

  • d:从库中删除模块。按模块原来的文件名指定要删除的模块。如果使用了任选项v则列出被删除的每个模块。
  • m:该操作是在一个库中移动成员。当库中如果有若干模块有相同的符号定义(如函数定义),则成员的位置顺序很重要。如果没有指定任选项,任何指定的成员将移到库的最后。也可以使用’a’,’b’,或’I’任选项移动到指定的位置。
  • p:显示库中指定的成员到标准输出。如果指定任选项v,则在输出成员的内容前,将显示成员的名字。如果没有指定成员的名字,所有库中的文件将显示出来。
  • q:快速追加。增加新模块到库的结尾处。并不检查是否需要替换。’a’,’b’,或’I’任选项对此操作没有影响,模块总是追加的库的结尾处。如果使用了任选项v则列出每个模块。 这时,库的符号表没有更新,可以用’ar s’或ranlib来更新库的符号表索引。
  • r:在库中插入模块(替换)。当插入的模块名已经在库中存在,则替换同名的模块。如果若干模块中有一个模块在库中不存在,ar显示一个错误消息,并不替换其他同名模块。默认的情况下,新的成员增加在库的结尾处,可以使用其他任选项来改变增加的位置。
  • t:显示库的模块表清单。一般只显示模块名。
  • x:从库中提取一个成员。如果不指定要提取的模块,则提取库中所有的模块。

  下面在看看可与操作选项结合使用的任选项:

  • a:在库的一个已经存在的成员后面增加一个新的文件。如果使用任选项a,则应该为命令行中membername参数指定一个已经存在的成员名。
  • b:在库的一个已经存在的成员前面增加一个新的文件。如果使用任选项b,则应该为命令行中membername参数指定一个已经存在的成员名。
  • c:创建一个库。不管库是否存在,都将创建。
  • f:在库中截短指定的名字。缺省情况下,文件名的长度是不受限制的,可以使用此参数将文件名截短,以保证与其它系统的兼容。
  • i:在库的一个已经存在的成员前面增加一个新的文件。如果使用任选项i,则应该为命令行中membername参数指定一个已经存在的成员名(类似任选项b)。
  • l:暂未使用
  • N:与count参数一起使用,在库中有多个相同的文件名时指定提取或输出的个数。
  • o:当提取成员时,保留成员的原始数据。如果不指定该任选项,则提取出的模块的时间将标为提取出的时间。
  • P:进行文件名匹配时使用全路径名。ar在创建库时不能使用全路径名(这样的库文件不符合POSIX标准),但是有些工具可以。
  • s:写入一个目标文件索引到库中,或者更新一个存在的目标文件索引。甚至对于没有任何变化的库也作该动作。对一个库做ar s等同于对该库做ranlib。
  • S:不创建目标文件索引,这在创建较大的库时能加快时间。
  • u:一般说来,命令ar r…插入所有列出的文件到库中,如果你只想插入列出文件中那些比库中同名文件新的文件,就可以使用该任选项。该任选项只用于r操作选项。
  • v:该选项用来显示执行操作选项的附加信息。
  • V:显示ar的版本。

nm基本用法命令

nm用来列出目标文件的符号清单。下面是nm命令的格式:

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nm [-a|--debug-syms][-g|--extern-only] [-B][-C|--demangle] [-D|--dynamic][-s|--print-armap][-o|--print-file-name][-n|--numeric-sort][-p|--no-sort][-r|--reverse-sort] [--size-sort][-u|--undefined-only] [-l|--line-numbers][--help][--version][-t radix|--radix=radix][-P|--portability][-f format|--format=format][--target=bfdname][objfile...]

如果没有为 nm 命令指出目标文件,则 nm 假定目标文件是a.out。下面列出该命令的任选项,大部分支持”-“开头的短格式和”—“开头的长格式。

  • -A、-o或–print-file-name:在找到的各个符号的名字前加上文件名,而不是在此文件的所有符号前只出现文件名一次。

    例如nm libtest.a的输出如下:

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    CPThread.o:
    00000068 T Main__8CPThreadPv
    00000038 T Start__8CPThread
    00000014 T _._8CPThread
    00000000 T __8CPThread
    00000000 ? __FRAME_BEGIN__
    .......................................
    # 则nm -A 的输出如下:
    libtest.a:CPThread.o:00000068 T Main__8CPThreadPv
    libtest.a:CPThread.o:00000038 T Start__8CPThread
    libtest.a:CPThread.o:00000014 T _._8CPThread
    libtest.a:CPThread.o:00000000 T __8CPThread
    libtest.a:CPThread.o:00000000 ? __FRAME_BEGIN__
    ..................................................................
  • -a或–debug-syms:显示调试符号。

  • -B:等同于–format=bsd,用来兼容MIPS的nm。

  • -C或–demangle:将低级符号名解码(demangle)成用户级名字。这样可以使得C++函数名具有可读性。

  • -D或–dynamic:显示动态符号。该任选项仅对于动态目标(例如特定类型的共享库)有意义。

  • -f format:使用format格式输出。format可以选取bsd、sysv或posix,该选项在GNU的nm中有用。默认为bsd。

  • -g或–extern-only:仅显示外部符号。

  • -n、-v或–numeric-sort:按符号对应地址的顺序排序,而非按符号名的字符顺序。

  • -p或–no-sort:按目标文件中遇到的符号顺序显示,不排序。

  • -P或–portability:使用POSIX.2标准输出格式代替默认的输出格式。等同于使用任选项-f posix。

  • -s或–print-armap:当列出库中成员的符号时,包含索引。索引的内容包含:哪些模块包含哪些名字的映射。

  • -r或–reverse-sort:反转排序的顺序(例如,升序变为降序)。

  • –size-sort:按大小排列符号顺序。该大小是按照一个符号的值与它下一个符号的值进行计算的。

  • -t radix或–radix=radix:使用radix进制显示符号值。radix只能为”d”表示十进制、”o”表示八进制或”x”表示十六进制。

  • –target=bfdname:指定一个目标代码的格式,而非使用系统的默认格式。

  • -u或–undefined-only:仅显示没有定义的符号(那些外部符号)。

  • -l或–line-numbers:对每个符号,使用调试信息来试图找到文件名和行号。对于已定义的符号,查找符号地址的行号。对于未定义符号,查找指向符号重定位入口的行号。如果可以找到行号信息,显示在符号信息之后。

  • -V或–version:显示nm的版本号。

  • –help:显示nm的任选项。

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