本文假定所使用的是 Debian 系的系统，且使用 apt 作为包管理器。对于其他的系统/其他的包管理器，可能需要做相应的调整。
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1. 交叉编译的基本概念

通常我们写的程序是在本机上编译运行的，这样的程序称为本地程序。而在开发嵌入式系统，或者运行平台和本地不一致的时，我们需要将程序编译成目标平台上可以运行的程序，这样的程序称为交叉编译程序。

一般来说，编译器识别平台所用的是一个三元组，即 arch-vendor-os，例如我们通常的 x86，我们可以使用 clang -v 来查看

$ clang -v
Debian clang version 14.0.6
Target: x86_64-pc-linux-gnu
Thread model: posix
InstalledDir: /usr/bin
Found candidate GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12
Selected GCC installation: /usr/bin/../lib/gcc/x86_64-linux-gnu/12
Candidate multilib: .;@m64
Selected multilib: .;@m64

可以看到，当前的机器三元组为 x86_64-pc-linux-gnu，即 arch=x86_64，vendor=pc，os=linux-gnu。

交叉编译中，另外一个重要的概念是 build-host-target，即编译器的构建平台、主机平台和目标平台。

build: 构建平台，用来构建编译器的平台。
host: 主机平台，即执行编译器的平台。
target: 目标平台，即编译器生成的程序所运行的平台。

例如，我们在 x86_64 的机器上编译一个 arm 的程序，那么 build=x86_64，host=x86_64，target=arm。

有以下几种比较常见的搭配：

build==host==target：即本地编译，编译器和程序运行在同一平台。
build==host!=target：即交叉编译，编译器和程序运行在不同平台。
build!=host==target：即交叉编译工具链，编译器运行在不同平台，但生成的程序运行在本地。

2. 交叉编译的基本流程

当然通常情况下，上述的情况我们遇到最多的是第二种，即交叉编译。下面我们以交叉编译一个 arm 的程序为例，来介绍交叉编译的基本流程。

2.1. 安装交叉编译工具链

在 Linux 中，大部分的交叉工具都是前缀的区别，换言之，就是一个 arch-vendor-os 的前缀。例如 arm64 的 gcc，前缀为 aarch64-linux-gnu-，arm 的 gcc，前缀为 arm-linux-gnueabi-。

对于 Debian 系的系统，我们可以使用 apt 来安装交叉编译工具链，例如：

1	sudo apt install binutils-aarch64-linux-gnu gcc-arm-linux-gnueabihf gcc-aarch64-linux-gnu -y

其中的 binuils 是一些工具，例如 as，ld 等，gcc 是编译器，同时 g++，gdb 等也可以安装。

2.2. 目标库的安装

很多时候我们所编写的程序会依赖一些其他的库，最基础的 libc，还可能有 libm，libpthread 等。这些库在不同的平台上可能有不同的实现，所以我们需要安装目标平台的库。

一般对于 Debian 系，默认只启用本地的库，所以我们需要手动安装目标平台的库，以 aarch64 为例

1	sudo dpkg --add-architecture arm64

之后是设置对应的镜像源，这里以 Ubuntu 为例，因为 Ubuntu 的 arm 的镜像组织形式和默认的差别较大，所以我们需要手动设置

2.2.1. 对于 Ubuntu 22.04 即之前的

对于这个版本，大部分仍然采用的是 sources.list 单行的形式，所以我们可以直接修改 /etc/apt/sources.list 文件，添加对应的源

例如对于 Ubuntu 18.04，采用清华的镜像源，对应的 /etc/apt/sources.list 文件如下

deb [arch=amd64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb [arch=amd64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb [arch=amd64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb [arch=amd64] http://security.ubuntu.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse


deb [arch=arm64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ bionic main restricted universe multiverse
deb [arch=arm64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ bionic-updates main restricted universe multiverse
deb [arch=arm64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ bionic-backports main restricted universe multiverse
deb [arch=arm64] http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/ bionic-security main restricted universe multiverse
# deb [arch=arm64] http://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ bionic-security main restricted universe multiverse

请务必为之前的本地源添加 arch=amd64 的标记，因为 Ubuntu 将 arm 部分的放在了 ubuntu-ports 下，不添加的话 apt 会尝试去 ubuntu-ports 下寻找 amd64 的包，导致错误。

2.2.2. 对于 Ubuntu 22.04 之后的

在这后面的版本中，Ubuntu 采用了 DEB822 的格式，我们可以直接新建一个 /etc/apt/sources.list.d/aarch64-cross-compile.sources 的源文件，内容如下

这里以 Ubuntu 24.04 为例

Types: deb
URIs: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports
Suites: noble noble-updates noble-backports
Components: main restricted universe multiverse
Signed-By: /usr/share/keyrings/ubuntu-archive-keyring.gpg
Architectures: arm64

# Types: deb-src
# URIs: https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports
# Suites: noble noble-updates noble-backports
# Components: main restricted universe multiverse
# Signed-By: /usr/share/keyrings/ubuntu-archive-keyring.gpg

Types: deb
URIs: http://ports.ubuntu.com/ubuntu-ports/
Suites: noble-security
Components: main restricted universe multiverse
Signed-By: /usr/share/keyrings/ubuntu-archive-keyring.gpg
Architectures: arm64

在按照上面的步骤添加源之后，我们可以使用 apt 来刷新源并安装对应的库，例如我们需要安装对应的 libc 库

1 2	sudo apt update sudo apt install libc6:arm64

2.3. 对于不在官方源中的库

有时候我们并不一定能够从官方源中找到我们需要的库，这时候我们可能需要自行去编译这些库，一般来说，大部分开源的库都会提供对应的 configure 脚本，我们可以使用这个脚本来编译对应的库。

例如，我们可以使用：

1
2
3

./configure --host=aarch64-linux-gnu --prefix=/opt/aarch64/sysroot/usr
make
sudo make install

这样会将库安装到 /opt/cross/aarch64-linux-gnu 下，我们可以使用 --prefix 来指定安装的位置。

2.4. 编译我们的程序

在安装好了交叉编译工具链和目标库之后，我们就可以开始编译我们的程序了，例如我们有一个简单的 hello.c 程序

#include <stdio.h>

int extern_lib();

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    printf("The result of extern_lib is %d\n", extern_lib());
    return 0;
}

其中的 extern_lib 假设放在 /opt/aarch64/sysroot/usr/lib 下，我们可以使用如下的命令来编译

1	aarch64-linux-gnu-gcc hello.c -o hello --sysroot=/opt/aarch64/sysroot -lextern

这里的 --sysroot 用来指定我们的目标库的位置，这样编译器就会去这个位置寻找对应的库，具体来说，编译器的查找路径为

	默认	`--sysroot=<dir>`
头文件搜索路径	`/usr/include`	`<dir>/usr/include`
依赖库搜索路径	`/usr/lib`	`<dir>/usr/lib`

通过 sysroot 能够很方便的指定我们的目标库的位置，这样我们就可以很方便的编译我们的程序了。

3. 对于自己写的库

假设你使用的是 GNU Make 作为你的构建系统，那么你可以参考我的方式，来管理交叉编译

CC := gcc
CFLAGS := ... # 你的编译选项
# 一些其他要用的 binutils
OBJCOPY := objcopy
...

# 交叉编译工具链
CROSS_COMPILE ?= # 这里留空，表示本地编译
SYSROOT ?= # 这里留空，表示本地编译

ifeq ($(CROSS_COMPILE),)
    CC := $(CC)
else
    CC := $(CROSS_COMPILE)$(CC)
    OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)$(OBJCOPY)
    ...
    CFLAGS += --sysroot=$(SYSROOT)
endif

这样默认情况下，我们的编译器是本地的，如果我们需要交叉编译，只需要设置 CROSS_COMPILE 和 SYSROOT 即可。

因为大部分交叉编译工具仅仅是前缀的区别，所以我们可以很方便的通过设置 CROSS_COMPILE 来实现交叉编译。

例如，对于 aarch64 的编译，可以使用 make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- 来完成

4. 最后

当然，交叉编译的坑还有很多，这里只是一个简单的入门，更多的内容还需要自己去摸索，希望这篇文章能够帮助到你。