如何使用clang+llvm+binutils+newlib+gdb搭建交叉编译环境

如何使用clang+llvm+binutils+newlib+gdb搭建交叉编译环境

1，Build llvm/clang/lldb/lld 3.5.0等组件

　　1.0 准备：

　　至少需要从llvm.org下载llvm, cfe, lldb, compiler-rt,lld等3.5.0版本的代码。

　　$tar xf llvm-3.5.0.src.tar.gz

　　$cd llvm-3.5.0.src

　　$mkdir -p tools/clang
　　$mkdir -p tools/clang/tools/extra
　　$mkdir -p tools/lld
　　$mkdir -p projects/compiler-rt

　　$tar xf cfe-3.5.0.src.tar.xz -C tools/clang --strip-components=1
　　$tar xf compiler-rt-3.5.0.src.tar.xz -C projects/compiler-rt --strip-components=1
　　$tar xf lldb-3.5.0.src.tar.xz -C tools/clang/tools/extra --strip-components=1
　　$tar xf lld-3.5.0.src.tar.xz -C tools/lld --strip-components=1
　　1.1 【可选】使用clang --stdlib=libc++时，自动添加-lc++abi。

　　libc++组件可以使用gcc libstdc++的supc++ ABI，也可以使用c++abi，cxxrt等，实际上自动添加-lc++abi是不必要的，这里这么处理，主要是为了方便起见。实际上完全可以在“clang++ -stdlib=libc++”时再手工添加-lc++abi给链接器。

　　这里涉及到链接时DSO隐式还是显式的问题，早些时候ld在链接库时会自动引入由库引入的依赖动态库，后来因为这个行为的不可控性，所以ld链接器的行为做了修改，需要显式的写明所有需要链接的动态库，才会有手工添加-lc++abi这种情况出现。

　　--- llvm-3.0.src/tools/clang/lib/Driver/ToolChain.cpp 2012-03-26 18:49:06.663029075 +0800
　　+++ llvm-3.0.srcn/tools/clang/lib/Driver/ToolChain.cpp 2012-03-26 19:36:04.260071355 +0800
　　@@ -251,6 +251,7 @@
　　switch (Type) {
　　case ToolChain::CST_Libcxx:
　　CmdArgs.push_back("-lc++");
　　+ CmdArgs.push_back("-lc++abi");
　　break;

　　case ToolChain::CST_Libstdcxx:
　　1.2 【必要】给clang++添加-fnolibgcc开关。

　　这个开关主要用来控制是否连接到libgcc或者libunwind。

　　注：libgcc不等于libunwind。libgcc_eh以及supc++的一部分跟libunwind功能相当。

　　注：libgcc_s和compiler_rt的一部分相当。

　　这个补丁是必要的， 不会对clang的正常使用造成任何影响 ，只有在使用“-fnolibgcc"参数时才会起作用。

　　之所以进行了很多unwind的引入，主要是为了避免不必要的符号缺失麻烦，这里的处理相对来说是干净的，通过as-needed规避了不必要的引入。

　　--- llvm-static-3.5.0.bak/tools/clang/lib/Driver/Tools.cpp 2014-09-10 13:46:02.581543888 +0800
　　+++ llvm-static-3.5.0/tools/clang/lib/Driver/Tools.cpp 2014-09-10 16:03:37.559019321 +0800
　　@@ -2060,9 +2060,15 @@
　　".a");

　　CmdArgs.push_back(Args.MakeArgString(LibClangRT));
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc_s");
　　- if (TC.getDriver().CCCIsCXX())
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc_eh");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc)) {
　　+ CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　+ } else {
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc_s");
　　+ if (TC.getDriver().CCCIsCXX())
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc_eh");
　　+ }
　　}

　　static void addProfileRT(
　　@@ -7150,24 +7156,50 @@
　　bool isAndroid = Triple.getEnvironment() == llvm::Triple::Android;
　　bool StaticLibgcc = Args.hasArg(options::OPT_static_libgcc) ||
　　Args.hasArg(options::OPT_static);
　　+
　　+
　　+
　　if (!D.CCCIsCXX())
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc)) {
　　+ CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　+ } else
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc");

　　if (StaticLibgcc || isAndroid) {
　　if (D.CCCIsCXX())
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc)) {
　　+ CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　+ } else
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc");
　　} else {
　　if (!D.CCCIsCXX())
　　CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc_s");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc))
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ else
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc_s");
　　if (!D.CCCIsCXX())
　　CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　}

　　if (StaticLibgcc && !isAndroid)
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc_eh");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc)) {
　　+ CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　+ } else
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc_eh");
　　else if (!Args.hasArg(options::OPT_shared) && D.CCCIsCXX())
　　- CmdArgs.push_back("-lgcc");
　　+ if (Args.hasArg(options::OPT_fnolibgcc)) {
　　+ CmdArgs.push_back("--as-needed");
　　+ CmdArgs.push_back("-lunwind");
　　+ CmdArgs.push_back("--no-as-needed");
　　+ } else
　　+ CmdArgs.push_back("-lgcc");

　　// According to Android ABI, we have to link with libdl if we are
　　// linking with non-static libgcc.
　　--- llvm-static-3.5.0.bak/tools/clang/include/clang/Driver/Options.td 2014-08-07 12:51:51.000000000 +0800
　　+++ llvm-static-3.5.0/tools/clang/include/clang/Driver/Options.td 2014-09-10 13:36:34.598511176 +0800
　　@@ -788,6 +788,7 @@
　　def fomit_frame_pointer : Flag<["-"], "fomit-frame-pointer">, Group;
　　def fopenmp : Flag<["-"], "fopenmp">, Group, Flags<[CC1Option, NoArgumentUnused]>;
　　def fopenmp_EQ : Joined<["-"], "fopenmp=">, Group, Flags<[CC1Option]>;
　　+def fnolibgcc : Flag<["-"], "fnolibgcc">, Group, Flags<[CC1Option, NoArgumentUnused]>;
　　def fno_optimize_sibling_calls : Flag<["-"], "fno-optimize-sibling-calls">, Group;
　　def foptimize_sibling_calls : Flag<["-"], "foptimize-sibling-calls">, Group;
　　def force__cpusubtype__ALL : Flag<["-"], "force_cpusubtype_ALL">;
　　1.3 llvm的其他补丁。

　　llvm/clang将gcc toolchain的路径hard code在代码中，请查阅tools/clang/lib/Driver/ToolChains.cpp。

　　找到x86_64-redhat-linux之类的字符串。

　　如果没有你系统特有的gcc tripple string，请自行添加。

　　这个tripple string主要是给llvm/clang搜索gcc头文件等使用的，不影响本文要构建的toolchain

　　1.4 构建clang/llvm/lldb

　　本文使用ninja。顺便说一下，llvm支持configure和cmake两种构建方式。可能是因为工程太大，这两种构建方式的工程文件都有各种缺陷（主要表现在开关选项上，比如configure有，但是cmake却没有等）。llvm-3.4.1就是因为cmake工程文件的错误而导致了3.4.2版本的发布。

　　综合而言，cmake+ninja的方式是目前最快的构建方式之一，可以将构建时间缩短一半以上。

　　mkdir build
　　cd build

　　cmake \
　　-G Ninja \
　　-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr \
　　-DCMAKE_BUILD_TYPE="Release" \
　　-DCMAKE_CXX_FLAGS="-std=c++11" \
　　-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF \
　　-DLLVM_ENABLE_PIC=ON \
　　-DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="all" \
　　-DCLANG_VENDOR="MyOS" ..

　　ninja

　　ninja install
　　如果系统原来就有clang/clang++的可用版本，可以添加：

　　-DCMAKE_C_COMPILER=clang \
　　-DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++ \
　　这样就会使用系统的clang++来构建llvm/clang

　　2，测试clang/clang++。

　　自己找几个简单的c/cpp/objc等编译测试一下即可。完整测试可以在构建时作ninja check-all

　　3，libunwind/libc++/libc++abi，一套不依赖libgcc, libstdc++的c++运行库。

　　3.1 从https://github.com/pathscale/libunwind 获取代码。

　　libunwind有很多个实现，比如gnu的libunwind, path64的libunwind，还有libcxxabi自带的Unwinder.

　　这里作下说明：

　　1)，gnu的libunwind会有符号缺失和冲突。

　　2)，libcxxabi自带的Unwinder是给mac和ios用的，也就是只能在darwin体系构建。目前Linux的实现仍然不全，等linux实现完整了或许就不再需要path64的unwind实现了。

　　暂时建议使用pathscale的unwind实现。

　　mkdir -p build
　　cd build
　　cmake -G Ninja -DCMAKE_C_COMPILER=clang -DCMAKE_C_FLAGS="-m64" ..
　　ninja

　　mkdir -p /usr/lib
　　cp src/libunwind.so /usr/lib
　　cp src/libunwind.a /usr/lib
　　3.2 第一次构建libcxx.

　　必须先构建一次libcxx，以便后面构建libcxxabi。这里构建的libcxx实际上是使用gcc的libgcc/stdc++/supc++的。

　　打上这个补丁来禁止libgcc的引入：

　　diff -Nur libcxx/cmake/config-ix.cmake libcxxn/cmake/config-ix.cmake
　　--- libcxx/cmake/config-ix.cmake 2014-06-25 06:57:50.000000000 +0800
　　+++ libcxxn/cmake/config-ix.cmake 2014-06-25 09:05:24.980350544 +0800
　　@@ -28,5 +28,4 @@
　　check_library_exists(c printf "" LIBCXX_HAS_C_LIB)
　　check_library_exists(m ccos "" LIBCXX_HAS_M_LIB)
　　check_library_exists(rt clock_gettime "" LIBCXX_HAS_RT_LIB)
　　-check_library_exists(gcc_s __gcc_personality_v0 "" LIBCXX_HAS_GCC_S_LIB)
　　编译安装：

　　mkdir build
　　cd build
　　cmake \
　　-G Ninja \
　　-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr \
　　-DCMAKE_C_COMPILER=clang \
　　-DCMAKE_CXX_COMPILER=clang++ \
　　..
　　ninja
　　ninja install
　　3.3，测试第一次构建的libcxx。

　　使用"clang++ -stdlib=libc++ -o test test.cpp -lstdc++"编译简单c++代码，检查是否出错。(如果前面构建clang是已经apply了c++abi的链接补丁，这里会出现找不到c++abi的情况，跳过即可)

　　使用"ldd test"查看test二进制动态库使用情况。可以发现，test依赖于libgcc_s/libc++/libstdc++。（多少有些不爽了吧？使用了libc++居然还要依赖libstdc++？）