Linux嵌入式開發日常技術總結（2） 編譯鏈接

編譯鏈接

gcc的CFLAGS/CXXFLAGS編譯選項

更多信息參考： man gcc.

-Wl,option1,option2,option3,value3,option4=value4[:value5:value6],option5

將選項從gcc傳遞給linker，例如：

-Wl,-Map,output.map 
將 -Map output.map 傳遞給linker。

當時用GNU的linker的時候，你也可以使用 -Wl,-Map=output.map 。

-std=<standard>

決定選擇的語言標準，例如：

=std=gnu++0x=

這個與 std=c++11 類似，2011 ISO 標準C++修改案。包含一些特定的語法，如： nullptr, 或 enum class {...};.

-fno-rtti

取消C++運行時動態類型診斷特性(rtti)，(i.e. dynamic_cast 以及 typeid)

-fno-exceptions

取消C++對異常處理的支持。(i.e. 類似 try{...} catch {...} 的語法）

-l<libname>

鏈接時，搜索庫名稱 libname 。以庫文件 liba.so.1 爲例，

• libname 是庫的linker name。這裏是： a

• soname 是運行時搜索的動態庫，這裏是： liba.so

• realname 是庫對應的實際庫文件，這裏是： liba.so.1

  因爲linker name是 a, 主要用於編譯之後的鏈接，所以我們在編譯傳遞選項的時候，使用linkername, 即： -la 。

  我們也需要注意 -l 選項在 CFLAGS/CXXFLAGS 中的位置，例如：如果 foo.o 引用了 z 中的一個函數，如果選項位置不對，那些函數可能不會被加載。

  foo.o -lz bar.o
  

  因爲， z 庫的搜索是在 bar.o 之前，但是卻在 foo.o 之後。

-L<libdir>

指定編譯結束前的鏈接階段時，依賴庫的搜索路徑。即： 將 libdir 目錄添加至 -l 所指定的依賴庫文件的搜索路徑。

例如：

-L./lib/ -L./

將會吧 ./lib 和 ./ 添加到待鏈接的庫的搜索路徑。

-g

生成調試信息。生成調試信息之後， gdb 可以利用調試信息進行調試，這些調試信息也可以通過 strip 命令移除。

-W<warnname>

產生 <warn> 的警告。

例如：

-Wunused-macros
-Werror
-Wall

這裏，

• -Wunused-macros 會在一些宏沒有使用的情況下，在編譯期間產生警告。
• -Werror 會將所有的警告信息看做編譯錯誤。
• -Wall 會打開一些用戶覺得有問題並且容易避免的 <warname> 產生警告，但是它並不是將所有的 <warnname> 打開。

庫文件的鏈接

更多的信息參考： man ld, 尤其是對 -rpath 和 -rpath-link 選項的相關部分。

搜索規則

當加載庫的時候（例如 libm.so ，可能是動態加載庫，或者通過 dlopen() 函數加載庫）

將使用如下的過程對這個 libm.so 庫進行搜索：

假設：
libm.so被libn.so加載（即，libn.so->libm.so）。
libn-1.so被libn-2.so加載（即，libn-2.so->libn-1.so）。
......
lib1.so被可執行文件a.out加載（即，a.out->lib1.so），
或者lib1.so被另外一個二進制庫liba.so加載，而liba.so是通過dlopen("liba.so"）加載的（即，liba.so->lib1.so）。

1. 如果libn.so具有RUNPATH值，(通過readelf -d可以檢查), 轉至步驟8。
2. 否則（即libn.so無RUNPATH），搜索libn.so的RPATH值所表示的路徑。
3. 如果加載libn.so的加載者（即libn-1.so）具有RUNPATH值，則轉至步驟5。
4. 否則（即libn-1.so無RUNPATH），搜索libn-1.so的RPATH值所表示的路徑。
5. 重複步驟3～4，搜索libn-2.so,libn-3.so,...(如果無RUNPATH)...的RPATH值所表示的路徑，直至到達lib1.so(即搜索完lib1.so的RPATH）
6. 如果lib1.so的加載者（a.out或liba.so）具有RUNPATH，轉至步驟8。
7. 否則（無RUNPATH）搜索lib1.so加載者（即，a.out或liba.so）的RPATH值鎖表示的路徑。

8. 搜索 LD_LIBRARY_PATH 表示的路徑（環境變量）。
9. 搜索 libn.so的RUNPATH所表示的路徑（可通過readelf命令手動查看）。
10. 搜索默認目錄（如：/usr/lib, /lib, 等，這些路徑取決於在生成編譯器時對編譯器的配置選項是如何指定的，可以通過gcc -v來查看）
11. 搜索ld.so.conf所指定的路徑（每次更新需通過ldconfig將其值存於ld.so.cache,可通過strings命令對ld.so.cache進行檢查）

注意，當尋找到 libm.so 的時候，整個的搜索過程將會停止。

我們可以看到，

1. 期間涉及的所有層級的庫文件的RUNPATH將會導致該庫的RPATH被禁用。
2. 每次都儘可能的搜索完最底層庫（最接近libm.so）的所有可能路徑，再搜索更高層次。

LD_LIBRARY_PATH

LD_LIBRARY_PATH,是用於搜索庫文件（即lib*.so）的環境變量，在動態加載或 dlopen() 的時候會使用到它。

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:$GSTDIR/lib

-rpath, -rpath-link, --enable-new-dtags

鏈接其用於操作 RPATH 和 RUNPATH 的選項

• -rpath 用於庫的 DT_RPATH 。

• -rpath... --enable-new-dtags 用於庫的 DT_RUNPATH 。

如果 DT_RUNPATH 存在，那麼 DT_RPATH 會被忽略。

-rpath-link 與 -rpath 一樣，不同在於 -rpath-link 是用於鏈接期間，而 -rpath 適用於運行時的鏈接。

如果 -rpath 或 -rpath-link 沒有被指定，那麼可以通過 LD_RUN_PATH 環境變量來指定其值。

這個選項可以指定一系列的目錄名稱，通過冒號分割的名稱列表或者通過多次選項指定都可以。

LIBS    += -Wl,-rpath,/data/3rd/widevine_eme:/data/3rd/browser_engine:/3rd/widevine_eme:/3rd/browser_engine
LIBS    += -Wl,-rpath-link=$(BROWSER_ENG_PATH),-rpath-link=/data/3rd/browser_engine:/3rd/browser_engine

舉例

假設有如下依賴關係

a.out -> liba.so
liba.so -> libb.so

path:
./a.out
./liba.so
./libb.so
/usr/lib/libb.so

默認情況，取決於 gcc -v 看到的編譯器配置選項(使用 /usr/lib/libb.so)

$gcc main.c

如有有 LD_LIBRARY_PATH 將優先採用之。

使用 RPATH, 指定 ./libb.so (使用 ./libb.so)

$gcc main.c -Wl,--rpath=.

這樣， RPATH 的搜索會先於 LD_LIBRARY_PATH （和默認搜索）， 可能導致 LD_LIBRARY_PATH （和默認搜索）被覆蓋。

使用 RUNPATH

$gcc main.c -ldl -Wl,--rpath=.,--enable-new-dtags
$export LD_LIBRARY_PATH=/usr/lib:$LD_LIBRARY_PATH

這會導致 RPATH 的搜索被忽略，進而使得 LD_LIBRARY_PATH 的搜索（或默認搜索）起作用( /usr/lib/libb.so)。

binutils

objdump

-x

顯示所有可用頭部信息，包括符號表，或者重定位位置。 (需要打開 gcc 的 -g ）

$objdump -x browser
./browser: file format elf32-little
architecture: UNKNOWN!, flags 0x00000112:
EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED
start address 0x000100d8

Program Header:
0x70000001 off    0x000312f0 vaddr 0x000392f0 paddr 0x000392f0 align 2**2
         filesz 0x00000790 memsz 0x00000790 flags r--
  ...
Dynamic Section:
  NEEDED               libAvodIpc.so
  NEEDED               libAvodQos.so
  NEEDED               libSSPK.so
  ...
  RPATH                ../browser_engine:/3rd/widevine_eme
  ...
SYMBOL TABLE:
...
00032ee8 l     O .rodata        00000012              _ZZ17prof_get_key_infoE12__FUNCTION__
000105b8 l       .text  00000000              $a
00010a90 l       .text  00000000              $d
00032efc l     O .rodata        00000012              _ZZ17prof_load_profileE12__FUNCTION__
...

-T

打印動態符號表位置中的信息. 這個一般被動態鏈接對象使用，與 nm -D 的輸出類似。(可能需要打開 gcc 的 -g ）

$objdump -T libbrowser_engine.so
libbrowser_engine.so:     file format elf32-little

DYNAMIC SYMBOL TABLE:
00010d98 l    d  .init  00000000              .init
000fd50c l    d  .jcr   00000000              .jcr
00000000      DF *UND*  00000000  GLIBC_2.4   signal
...
00041824 g    DF .text  00000330  BWS_ENGINE  _Z24x_browser_set_default_fsh
00000000      D  *UND*  00000000              x_sema_delete
0022a7d4 g    DO .bss   00000004  BWS_ENGINE  iBasePiStrmDbgEnable
00000000      D  *UND*  00000000              _ZN5opera5OperaC1ERKS0_
...

-t

打印文件符號表所在位置包含的信息，類似 nm 。(可能需要打開 gcc 的 -g ）

$objdump -t browser
browser:     file format elf32-little

SYMBOL TABLE:
00008134 l    d  .interp        00000000              .interp
00008148 l    d  .note.ABI-tag  00000000              .note.ABI-tag
00008168 l    d  .hash  00000000              .hash
...
00032ee8 l     O .rodata        00000012              _ZZ17prof_get_key_infoE12__FUNCTION__
000105b8 l       .text  00000000              $a
00010a90 l       .text  00000000              $d
00032efc l     O .rodata        00000012              _ZZ17prof_load_profileE12__FUNCTION__
...

nm

參見前面部分解釋，這個命令主要檢查elf格式文件的符號定義。

ldd

主要用於檢查文件所依賴的庫，交叉編譯中需使用 arm-xxx-ldd 類似的命令。

strip

可以將elf文件中所有調試信息（這些信息是在用 -g 的 gcc 命令編譯時生成的）去掉。

readelf

查看 RPATH 和 RUNPATH

$ readelf -d a.out

1. 沒有 RPATH&RUNPATH的情況

   Dynamic section at offset 0xf20 contains 21 entries:
     Tag        Type                         Name/Value
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libdl.so.2]
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so.6]
    0x0000000c (INIT)                       0x8048360
   ...
   

2. 有RPATH的情況

   Dynamic section at offset 0xf18 contains 22 entries:
     Tag        Type                         Name/Value
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libdl.so.2]
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so.6]
    0x0000000f (RPATH)                      Library rpath: [.]
    0x0000000c (INIT)                       0x8048360
   ....
   

3. 有RUNPATH的情況

   Dynamic section at offset 0xf10 contains 23 entries:
     Tag        Type                         Name/Value
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libdl.so.2]
    0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so.6]
    0x0000000f (RPATH)                      Library rpath: [.]
    0x0000001d (RUNPATH)                    Library runpath: [.]