如何使用LLVM在Windows上为ARM编写C++程序？

Question

Aim仅使用LLVM在Windows上为ARM编写了一个C++程序。

为什么 LLVM因为许可授权。

我开始怀疑我对LLVM的理解是否正确。

在主机上做

1. 使用clang (前端)生成中间表示。这种表示是独立于目标的。
2. 使用llc (后端)生成目标程序集代码。
3. 使用ldd-link.exe生成可执行文件。

然后在目标机器上执行。

主机 Windows 10，64位

靶机驱动带臂皮质的PX -A57

程序

int main(int argc, char* argv[]) 
{
    int x=41;
    x++;
    return x;
}

我已经签出并编译了LLVM (使用VisualStudio2015，Release，CPU= x64)

我的尝试

clang.exe -target arm -march=armv8-a -mcpu=cortex-a57 -mfloat-abi=hard  -emit-llvm -c -o main.bc  main.cpp
llc.exe -march=arm -mcpu=cortex-a57 -mattr=a57,armv8-a,v8 -meabi=gnu -o main.s main.bc
lld-link.exe /entry:main /machine:arm main.s

错误

lld-link.exe: error: main.s: unknown file type

然后我试着在Windows上做前端步骤，在arm机器上做后端步骤。

clang.exe -target arm -march=armv8-a -mcpu=cortex-a57 -mfloat-abi=hard  -emit-llvm -c -o main.bc  main.cpp
llc.exe -march=arm -mcpu=cortex-a57 -mattr=a57,armv8-a,v8 -meabi=gnu -o main.s main.bc
SCP main.s to the arm machine. SSH and
gcc main.s (using gcc as a test. LLVM should do this.)

错误

main.s: Assembler messages:
main.s:2: Error: unknown pseudo-op: `.syntax'
main.s:3: Error: unknown pseudo-op: `.eabi_attribute'
main.s:9: Error: unknown pseudo-op: `.fpu'
main.s:26: Error: junk at end of line, first unrecognized character is `@'
main.s:29: Error: unknown pseudo-op: `.code'
main.s:31: Error: unknown pseudo-op: `.fnstart'
main.s:32: Error: junk at end of line, first unrecognized character is `@'
main.s:34: Error: operand 1 should be an integer register -- `mov r2,#0'
main.s:41: Error: operand 1 should be an integer or stack pointer register -- `add r0,r0,#1'
main.s:45: Error: unknown mnemonic `bx' -- `bx lr'
main.s:48: Error: unknown pseudo-op: `.cantunwind'
main.s:49: Error: unknown pseudo-op: `.fnend'
main.s:50: Error: junk at end of line, first unrecognized character is `@'

所以我试着只瞄准Windows

clang.exe  -emit-llvm -c -o main.bc  main.cpp
llc.exe -march=x86 -c -o main.s main.bc
ld.lld.exe main.s

错误

ld.lld.exe: error: main.s:1: unknown directive: .text

然后，用gcc代替ld.lld.exe (同样用gcc作为测试)。LLVM应该这样做。)

clang.exe  -emit-llvm -c -o main.bc  main.cpp
llc.exe -march=x86 -c -o main.s main.bc
gcc main.s -o main.exe

这是可行的。测试I类型

main.exe
echo Exit Code is %errorlevel%

返回42

通用问题

在Windows下编译C++程序的步骤是什么，只使用LLVM (没有gcc，没有从arm下载)？

特定问题

1. 自编译LLVM附带的工具(例如clang.exe、llc.exe、lld.exe)能在Windows上编译可执行文件吗？lld还在开发中吗？
2. 为什么我以Windows为目标的编译和链接尝试失败了？
3. 当在目标主机上链接时，头文件和库(例如libstdc++)来自哪里？我想我需要从手臂机上拿这些？把它们复制到主机上，告诉链接器在哪里找到它们？对吗？

更新

所以我最初尝试了使用Clang进行交叉编译

clang.exe --target=arm --sysroot=c:\code\clang\FromCmdLine main.cpp  -v

结果是

clang.exe: error: linker (via gcc) command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

-v的详细内容包括

 "C:\\llvm\\clang.exe" -cc1 -triple armv4t-- -emit-obj -mrelax-all -disable-free -disable-llvm-verifier -discard-value-names -main-file-name main.cpp -mrelocation-model static -mthread-model posix -mdisable-fp-elim -fmath-errno -masm-verbose -mconstructor-aliases -target-cpu arm7tdmi -target-feature +soft-float -target-feature +soft-float-abi -target-feature -fp-only-sp -target-feature -d16 -target-feature -vfp2 -target-feature -vfp3 -target-feature -fp16 -target-feature -vfp4 -target-feature -fp-armv8 -target-feature -neon -target-feature -crypto -target-feature +strict-align -target-abi aapcs -msoft-float -mfloat-abi soft -fallow-half-arguments-and-returns -dwarf-column-info -debugger-tuning=gdb -v -resource-dir "c:\\llvm\\clang\\7.0.0" -isysroot "c:\\code" -fdeprecated-macro -fdebug-compilation-dir "c:\\code" -ferror-limit 19 -fmessage-length 293 -fno-signed-char -fobjc-runtime=gcc -fcxx-exceptions -fexceptions -fdiagnostics-show-option -fcolor-diagnostics -o "C:\\Users\\AppData\\Local\\Temp\\main-b17d06.o" -x c++ main.cpp
clang -cc1 version 7.0.0 based upon LLVM 7.0.0svn default target x86_64-pc-win32
ignoring nonexistent directory "c:\code\usr/local/include"
ignoring nonexistent directory "c:\code\usr/include"
#include "..." search starts here:
#include <...> search starts here:
 C:\llvm\clang\7.0.0\include
End of search list.
 "C:\\MinGW\\bin\\gcc.exe" "--sysroot=c:\\code" -v -o a.out "C:\\Users\\AppData\\Local\\Temp\\main-b17d06.o"
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=C:\MinGW\bin\gcc.exe
COLLECT_LTO_WRAPPER=c:/mingw/bin/../libexec/gcc/mingw32/6.3.0/lto-wrapper.exe
Target: mingw32
Configured with: ../src/gcc-6.3.0/configure --build=x86_64-pc-linux-gnu --host=mingw32 --target=mingw32 --with-gmp=/mingw --with-mpfr --with-mpc=/mingw --with-isl=/mingw --prefix=/mingw --disable-win32-registry --with-arch=i586 --with-tune=generic --enable-languages=c,c++,objc,obj-c++,fortran,ada --with-pkgversion='MinGW.org GCC-6.3.0-1' --enable-static --enable-shared --enable-threads --with-dwarf2 --disable-sjlj-exceptions --enable-version-specific-runtime-libs --with-libiconv-prefix=/mingw --with-libintl-prefix=/mingw --enable-libstdcxx-debug --enable-libgomp --disable-libvtv --enable-nls
Thread model: win32
gcc version 6.3.0 (MinGW.org GCC-6.3.0-1)
COMPILER_PATH=c:/mingw/bin/../libexec/gcc/mingw32/6.3.0/;c:/mingw/bin/../libexec/gcc/;c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../../mingw32/bin/
LIBRARY_PATH=c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/;c:/mingw/bin/../lib/gcc/;c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../../mingw32/lib/;c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../;c:/code/clang/FromCmdLine/lib/
COLLECT_GCC_OPTIONS='-v' '-o' 'a.out' '-mtune=generic' '-march=i586'
 c:/mingw/bin/../libexec/gcc/mingw32/6.3.0/collect2.exe -plugin c:/mingw/bin/../libexec/gcc/mingw32/6.3.0/liblto_plugin-0.dll -plugin-opt=c:/mingw/bin/../libexec/gcc/mingw32/6.3.0/lto-wrapper.exe -plugin-opt=-fresolution=C:\Users\AppData\Local\Temp\ccufvVIA.res -plugin-opt=-pass-through=-lmingw32 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lmoldname -plugin-opt=-pass-through=-lmingwex -plugin-opt=-pass-through=-lmsvcrt -plugin-opt=-pass-through=-ladvapi32 -plugin-opt=-pass-through=-lshell32 -plugin-opt=-pass-through=-luser32 -plugin-opt=-pass-through=-lkernel32 -plugin-opt=-pass-through=-lmingw32 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_eh -plugin-opt=-pass-through=-lmoldname -plugin-opt=-pass-through=-lmingwex -plugin-opt=-pass-through=-lmsvcrt --sysroot=c:\code\clang\FromCmdLine -Bdynamic -o a.out c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../crt2.o c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/crtbegin.o -Lc:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0 -Lc:/mingw/bin/../lib/gcc -Lc:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../../mingw32/lib -Lc:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../.. -Lc:/code/clang/FromCmdLine/lib C:\Users\AppData\Local\Temp\main-b17d06.o -lmingw32 -lgcc -lgcc_eh -lmoldname -lmingwex -lmsvcrt -ladvapi32 -lshell32 -luser32 -lkernel32 -lmingw32 -lgcc -lgcc_eh -lmoldname -lmingwex -lmsvcrt c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/crtend.o
c:/mingw/bin/../lib/gcc/mingw32/6.3.0/../../../../mingw32/bin/ld.exe: C:\Users\AppData\Local\Temp\main-b17d06.o: Relocations in generic ELF (EM: 40)
C:\Users\AppData\Local\Temp\main-b17d06.o: error adding symbols: File in wrong format

更新

这并不能完全回答我的问题，但它确实有助于我取得进展。

为了更好地理解，我发现曲柄-NG很有用，尤其是他们的文档 (第1章到第5章)。

然后我阅读了cmake交叉编译文档。

我写了一个小的cmake C++测试。

Helloworld.cpp

#include <iostream>
int main(int argc, char *argv[])
{
   std::cout << "Hello World!" << std::endl;
   return 0;
}

CMakeLists.txt

cmake_minimum_required(VERSION 2.8.9)
project (hello)
add_executable(hello helloworld.cpp)

cmake的目标特定配置。这是4.寄来的。

set(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)

set(CMAKE_SYSROOT /home/user/x-tools/aarch64-unknown-linux-gnueabi/aarch64-unknown-linux-gnueabi/sysroot/)
set(CMAKE_STAGING_PREFIX /home/user/crosscompile/stage)

set(tools /home/user/x-tools/aarch64-unknown-linux-gnueabi)
set(CMAKE_C_COMPILER ${tools}/bin/aarch64-unknown-linux-gnueabi-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER ${tools}/bin/aarch64-unknown-linux-gnueabi-g++)

set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PACKAGE ONLY)

以及命令行

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=../toolchain_file.txt ..

该交叉编译为ARM，程序在ARM机器上运行。

但这并不使用LLVM / Clang。要使用LLVM，我想将工具链配置更改为使用

set(tools /usr/bin)
set(CMAKE_C_COMPILER ${tools}/clang)
set(CMAKE_CXX_COMPILER ${tools}/clang++)

此操作失败，因为bin文件夹用于主机。

我还尝试使用从AArch64下载的http://releases.llvm.org/download.html。是的，这也没用。

总之，这是我们所需要的。

1. 带有库的sysroot文件夹，并包含目标系统的文件夹。好的，在sysroot文件夹中需要比lib和include更多。
2. 用于目标系统的工具链(编译器、汇编程序、链接器)。

Answer 1

这就是我必须做的，为了得到概念的证明，只使用llvm进行交叉编译，与host=linux x86_64和DrivePX =DrivePX (arm aarch64)交叉编译。(还与host=Windows 10 x86_64一起工作。)

我推荐一个像牛粪这样的工具，它为您设置一个交叉编译工具链，但是下面的步骤显示了幕后发生了什么，并且只使用了llvm。

1. 在主机上，签出并编译包含Clang 的LLVM。
   • 见http://llvm.org/docs/GettingStarted.html。
   • 这需要很长时间，所以发布版构建也是如此。还要确保您有足够的空间(GB)。
   • 告诉cmake做一个发行版构建。
   • CC=gcc CXX=g++ cmake -G "Unix Makefiles" -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ../llvm/
   • 那就打电话吧。

​

1. 在主机上呼叫clang。
   • 记住设定目标，例如--target=aarch64-linux-gnu
   • 告诉clang使用llvm链接器，即-fuse-ld=lld
   • clang --target=aarch64-linux-gnu -v main.cpp -o main -fuse-ld=lld

​

1. 会有很多链接错误

ld.lld:错误:找不到库-lgcc ld.lld:错误:找不到库-lgcc_s ld.lld:错误:找不到库-lc

1. 还有一些关于缺少crtX.o文件的错误。

ld.lld:错误:无法打开crt1.o:没有这样的文件或目录

1. 在目标机器上查找所有libgcc、libc等文件。
   • 记住复制完全版本化的库，例如对于libgcc_s.so复制libgcc_s.so.1
   • 将这些文件复制到主机上。
   • 告诉clang在哪里可以找到这些库，例如将文件复制到名为libs的文件夹中。
   • clang --target=aarch64-linux-gnu -v main.cpp -o main -fuse-ld=lld -L./libs
   • 还请记住，链接器正在寻找例如libgcc_s.so，所以创建指向例如libgcc_s.so.1的符号链接。

​

1. 将crtX.o文件从目标复制到主机。把它们放在main.cpp旁边。
2. 然后再犯一个错误

ld.lld:错误:未定义符号：__libc_csu_fini

• 该符号位于libc_nonshared.a中。这个回答帮了忙。

libc.so是一个链接器脚本，它告诉链接器使用共享库libc.so.6和非共享部分libc_nonshared.a

• 在主机上找到并打开libc.so，并查看libc.so.6和libc_nonshared.a的位置。
• 复制到主机上。
• 告诉链接器使用这两个库，即-lc -lc_nonshared
• clang --target=aarch64-linux-gnu -v main.cpp -o main -fuse-ld=lld -L./libs -lc -lc_nonshared

我的短文本代码只依赖libc，libgcc，并且不需要头文件。如果您的代码需要其他库和头文件，则必须将它们从目标复制到主机。

如果您想知道libgcc，Update会阅读这个问题。