使用Clang为RISC-V编译

Question

我正在尝试使用Clang (版本12.0.1)为RISC-V架构构建一个hello world程序。我已经用LLVM (版本12.0.1)安装了它，安装步骤如下：

cmake -G "Unix Makefiles" \
   -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;clang-tools-extra;libcxx;libcxxabi;libunwind;lldb;compiler-rt;lld;polly;debuginfo-tests" \
   -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
   -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=On \
   ../llvm

根据here的说法，默认LLVM_TARGETS_TO_BUILD是LLVM_ALL_TARGETS，其中包括RISC-V。

所以我尝试用clang --target=riscv64 -march=rv64gc hello_world.c -o hello_world编译它，我得到了错误：

hello_world.c:1:10: fatal error: 'stdio.h' file not found
#include <stdio.h>
         ^~~~~~~~~
1 error generated.

同时，我安装了riscv-gnu-toolchain的/opt/risv/在我的path中，我可以毫无问题地运行riscv64-unknown-linux-gnu-gcc hello_world.c -o hello_world。

我在一台安装了5.8.0-63-generic内核的Ubuntu机器上试用。

你知道我怎样才能解决这个问题并且能够通过Clang编译RISC-V程序吗？

Answer 1

Foreknowledge:

我对此有同样的错觉：“如果llvm的目标是所有的后端，包括riscv，我们应该能够编译我们的代码，只需要给出一个像--target=riscv32，-target riscv64等这样的clang标志，而不需要做额外的操作”，我有similar question，但它不是这样的。尽管LLVM支持riscv target，但是您需要指定sysroot和gcc toolchain来使用riscv头文件和库，换句话说，您需要cross compilation。(因为您当前运行的x86-64系统与riscv不同，并且您的默认库也不同)，这就是您需要链接riscv-gnu-toolchain路径的原因。在这里，我假设您是从github克隆构建的riscv-gnu-toolchain。

注意：有些人对第一个选项(1)有问题，请先尝试使用其他选项(2) (3) (4)。(查看评论)

解决方案：

1-)在构建您的llvm库之前，您可以添加以下行作为您的cmake配置标志：

对于32位riscv：

-DDEFAULT_SYSROOT="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}/riscv32-unknown-elf"

-DGCC_INSTALL_PREFIX="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}"

对于64位riscv：

-DDEFAULT_SYSROOT="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}/riscv64-unknown-elf"

-DGCC_INSTALL_PREFIX="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}"

然后再次构建llvm库。您可能知道，在您的llvm build目录中：

cmake --build .

下面是我的例子，根据你的cmake配置，用于clearance：

cmake -G "Unix Makefiles" \
   -DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;clang-tools-extra;libcxx;libcxxabi;libunwind;lldb;compiler-rt;lld;polly;debuginfo-tests" \
   -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug \
   -DLLVM_ENABLE_ASSERTIONS=On \
   -DDEFAULT_SYSROOT="/home/shc/riscv/install/riscv64-unknown-elf" \
   -DGCC_INSTALL_PREFIX="/home/shc/riscv/install" \
   ../llvm

cmake --build .

您还可以使用另一个cmake配置标志将默认目标三元组设置为riscv：

对于32位riscv：

-DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="riscv32-unknown-elf"

对于64位riscv：

-DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="riscv64-unknown-elf"

在此之后，您应该能够像以下示例一样编译代码：

对于C语言：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang -march=rv64gc hello_world.c -o hello_world

对于C++：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang++ -march=rv64gc hello_world.cpp -o hello_world

如果您没有使用cmake标志设置默认目标三元组，则target选项应该保持不变：

对于C语言：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang --target=riscv64 -march=rv64gc hello_world.c -o hello_world

对于C++：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang++ --target=riscv64 -march=rv64gc hello_world.cpp -o hello_world

cmake 2-)您可以在编译代码时将sysroot和gcc toolchain作为标志传递(就像上面的cmake配置一样)，而无需重新构建库。然而，如果你要使用它，你需要在每次编译中给出这些标志：

对于32位riscv：

--sysroot="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}/riscv32-unknown-elf"

--gcc-toolchain="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}"

对于64位riscv：

--sysroot="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}/riscv64-unknown-elf"

--gcc-toolchain="{your-riscv-gnu-toolchain-install-or-build-path}"

C的标志的用法：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang --sysroot=/home/shc/riscv/install/riscv64-unknown-elf --gcc-toolchain=/home/shc/riscv/install --target=riscv64 -march=rv64gc hello_world.c -o hello_world

C++的标志用法：

/home/shc/llvm/llvm-project/build/bin/clang++ --sysroot=/home/shc/riscv/install/riscv64-unknown-elf --gcc-toolchain=/home/shc/riscv/install --target=riscv64 -march=rv64gc hello_world.cpp -o hello_world

3-)您可以尝试在编译时传递这些标志(而不是您的--target=riscv64标志)，尽管它并不比上面的选项更健康。(注意:区别只在于linux关键字，通常是-target riscv32-unknown-elf)：

对于32位riscv：

-target riscv32-unknown-linux-elf

对于64位riscv：

-target riscv64-unknown-linux-elf

4-)您可以按照给定的说明使用riscv-llvm repo，尽管它已过时。

注意：为了更好地理解，我根据您的示例调整了我的文件位置。

欲了解更多信息，请点击此处：https://github.com/lowRISC/riscv-llvm#how-can-i-build-upstream-llvmclang-and-use-it-to-cross-compile-for-a-riscv32-target

Answer 2

我终于要处理这个问题了！我使用了下一个键：

cmake -G "Unix Makefiles" \
-DCMAKE_BUILD_TYPE="Release" \
-DBUILD_SHARED_LIBS=True \
-DCMAKE_INSTALL_PREFIX="/home/username/llvm-install" \
-DLLVM_OPTIMIZED_TABLEGEN=ON -DLLVM_BUILD_TESTS=False \  
-DDEFAULT_SYSROOT="/home/username/esp-toolchain-install/riscv64-unknown-elf" \
-DGCC_INSTALL_PREFIX="/home/username/esp-toolchain-install" \
-DLLVM_ENABLE_PROJECTS="clang;lld" \
-DLLVM_DEFAULT_TARGET_TRIPLE="riscv64-unknown-elf" \
-DLLVM_TARGETS_TO_BUILD="RISCV" ../llvm

我将esp-toolchain-install/*的内容复制到了llvm-install/*中。clang最终看到了所有的GCC文件：

clang -v -print-search-dirs 
clang version 12.0.1 (https://github.com/llvm/llvm-project.git fed41342a82f5a3a9201819a82bf7a48313e296b)
Target: riscv64-unknown-unknown-elf
Thread model: posix
InstalledDir: /home/username/llvm-install/bin
Found candidate GCC installation: /home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0
Selected GCC installation: /home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0
Candidate multilib: rv32i/ilp32;@march=rv32i@mabi=ilp32
Candidate multilib: rv32im/ilp32;@march=rv32im@mabi=ilp32
Candidate multilib: rv32iac/ilp32;@march=rv32iac@mabi=ilp32
Candidate multilib: rv32imac/ilp32;@march=rv32imac@mabi=ilp32
Candidate multilib: rv32imafc/ilp32f;@march=rv32imafc@mabi=ilp32f
Candidate multilib: rv64imac/lp64;@march=rv64imac@mabi=lp64
Candidate multilib: rv64imafdc/lp64d;@march=rv64imafdc@mabi=lp64d
Selected multilib: rv64imac/lp64;@march=rv64imac@mabi=lp64
programs: =/home/username/llvm-install/bin:/home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0/../../../../riscv64-unknown-elf/bin:/home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0/../../../../bin
libraries: =/home/username/llvm-install/lib/clang/12.0.1:/home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0/rv64imac/lp64:/home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0/../../../../riscv64-unknown-elf/lib/rv64imac/lp64:/home/username/llvm-install/bin/../lib/gcc/riscv64-unknown-elf/9.2.0:/home/username/esp-toolchain-install/riscv64-unknown-elf/lib