2.1. GCC
GCC（GNU Compiler Collection）是全球知名的自由软件编译器套件，最初为GNU操作系统开发，现已成为跨平台软件开发的核心工具之一。其核心功能是支持多种编程语言的编译与优化，广泛应用于操作系统、嵌入式系统、高性能计算等领域。
2.1.1. GCC的相关概念
2.1.1.1. GCC的基本定义与起源
GCC全称为GNU Compiler Collection（GNU编译器集合），由GNU项目开发，遵循GNU通用公共许可证（GPL）发布。它的起源可追溯至1984年，当时理查德·斯托曼（Richard Stallman）为开发GNU系统（一套完全自由的操作系统），需要一个能编译C语言的编译器。最初的GCC仅支持C语言，命名为“GNU C Compiler”，但随着需求扩展，逐渐增加了对C++、Fortran、Ada、Go等多种语言的支持，因此更名为“GNU Compiler Collection”（GNU编译器集合）。[1]
2.1.1.2. GCC支持的语言与平台
GCC支持多种编程语言，包括：
系统级语言：C、C++、Fortran、Ada；
面向对象语言：Objective-C、Objective-C++；
现代语言：Go、D；
其他：Java（通过GCJ编译器）、Mercury（逻辑编程）等。
在平台支持方面，GCC具备极强的跨平台能力，可运行于：
操作系统：Linux、macOS、Windows（通过MinGW或Cygwin）、Unix（如Solaris、HP-UX）；
硬件架构：x86、x86-64、ARM、MIPS、PowerPC、RISC-V、LoongArch等。
2.1.1.3. GCC的核心功能与特点
GCC的核心功能是将源代码转换为可执行文件，其工作流程分为四个阶段：
预处理：处理宏定义（
#define）、头文件包含（#include）等，生成.i文件；编译：将预处理后的代码转换为汇编语言（
.s文件）；汇编：将汇编代码转换为机器码（
.o文件，目标文件）；链接：将目标文件与库文件（如C标准库
libc）链接，生成可执行文件。
GCC的特点包括：
自由软件：遵循GPL许可证，允许用户自由使用、修改和分发；
高度可定制：支持多种优化选项（如
-O2、-O3），可根据需求调整编译策略；多语言支持：通过不同的前端（Frontend）处理不同语言，后端（Backend）生成统一的机器码；
跨平台性：支持几乎所有主流操作系统和硬件架构，是嵌入式系统开发的首选编译器。
2.1.1.4. GCC的最新进展
截至2025年，GCC的最新版本为15.1.0（2025年5月发布），其主要更新包括：
支持C++23特性：如模块化标准库（
import std;），简化了标准库的使用；性能优化：改进了代码生成效率，提升了程序的运行速度；
新架构支持：增加了对RISC-V、LoongArch等新兴架构的支持。
2.1.1.5. GCC的应用场景
GCC的应用极其广泛，主要包括：
操作系统开发：Linux内核、GNU工具的编译均依赖GCC；
嵌入式系统：ARM、MIPS等架构的嵌入式设备（如手机、路由器）的固件开发；
高性能计算：科学计算、人工智能（如TensorFlow、PyTorch）的底层代码编译；
桌面应用：Windows、macOS平台上的C/C++应用程序开发（通过MinGW或Cygwin）。
2.1.2. 交叉编译器
交叉编译（Cross Compilation）是一种在一种计算机平台（宿主机）上生成另一种不同平台（目标机）可执行程序的技术。其核心在于解决目标平台资源受限或环境不兼容时的开发难题，广泛应用于嵌入式系统、跨平台应用开发等领域。
交叉编译指：在一个平台（Host 架构）上生成另一种平台（Target 架构）可运行的二进制。
Host 架构：当前运行编译工具链的架构；
Target 架构：生成的二进制将运行的目标架构；
比如，我们现在在X86_64的机器上使用GCC编译一个C语言程序，让它能够在ARM的机器上能够运行。 此时Host就是X86_64，Target就是ARM。
Tip
我们经常在编译具有configure配置的项目时，当你输入./configure --help显示如下：
System types:
–build=BUILD configure for building on BUILD [guessed]
–host=HOST cross-compile to build programs to run on HOST [BUILD]
–target=TARGET configure for building compilers for TARGET [HOST]
其中，在大多数情况下，build和host会自动推测，但是target是需要我们手动输入的，比如：
–build=x86_64-cross-linux-gnu
–host=x86_64-cross-linux-gnu
–target=loongarch64-unknown-linux-gnu
此时，会生成LoongArch有关的二进制文件，但是工具链是运行在x86上。
如果没有特殊的说明，后续我们都是以交叉编译环境为例，即工具链运行在X86_64上面，生产的可执行文件是针对LoongArch架构的， 进行相关的内容介绍。
2.1.3. 常见的类别组合
我们本节以GCC为例，介绍常用的几种组合。
gcc Target Triplet的格式如下所示[2]，
Machine-Vendor-OperatingSystem
比如Machine对于的是架构，如，X86_64, arm, aarch64, riscv, mips, loongarch64等等
loongarch64-linux-gnu-gcc指的是，LoongArch64架构，vender是空（也可以是unknown），OS是Linux，使用的是
glibc库环境。
我们在在使用
下面我经常使用的组合以及说明：
组合（前缀） |
说明（Description） |
|---|---|
loongarch64-unknown-elf |
这是最简单的，适用于嵌入式的组合，其中使用的c库大都是newlib等嵌入是! |
loongarch64-unknown-none |
和上面的loongarch64-unknown-elf基本差别不大[3]! |
loongarch64-linux-gnu |
这是我们常见的组合，OS是Linux，使用的GlibC库，支持生成浮点指令等。 |
loongarch64-linux-gnusf |
OS是Linux，使用的GlibC库，不支持生成浮点指令。 |
loongarch64-linux-musl |
这也是我们常见的组合，OS是Linux，只不过C库使用的是musl C库，支持生成浮点指令等。 |
loongarch64-linux-muslsf |
OS是Linux，C库使用的是musl C库，不支持生成浮点指令等。 |
下面我们简单的使用helloworld来简单的说明交叉编译器的使用，以及初级查看生成的可执行文件。
至于工具链的下载和使用，我们后续章节有更加详细的使用说明，这里只是做一个演示。
#include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[])
{
printf("Hello LoongArch\n");
return 0;
}
编译成一个使用musl库，禁止使用生成浮点指令，动态的ELF可执行文件，命令如下：
loongarch64-linux-muslsf-gcc main.c -o mainsf.elf
我们可以使用file命令查看生成的可执行文件的类型情况：
shell> file mainsf.elf
mainsf.elf: ELF 64-bit LSB executable, LoongArch, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-musl-loongarch64-sf.so.1, not stripped
注意此时动态ELF的解释器是/lib/ld-musl-loongarch64-sf.so.1
如果我们使用打开浮点指令生成的交叉编译器时：
shell> loongarch64-linux-musl-gcc main.c -o main.elf
shell> file main.elf
main.elf: ELF 64-bit LSB executable, LoongArch, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-musl-loongarch64.so.1, not stripped
注意此时动态ELF的解释器是/lib/ld-musl-loongarch64.so.1
Caution
/lib/ld-musl-loongarch64-sf.so.1链接器和/lib/ld-musl-loongarch64.so.1链接器不能混用，一个Linux环境中可以同时存在。
我们可以使用链接器来判断这个动态的可执行文件ELF是否是支持浮点指令的，但是我们还有更加稳妥的更加常用的方式
使用工具readelf
查看禁止生成浮点指令的可执行文件：
shell> loongarch64-linux-musl-readelf mainsf.elf
#显示如下：
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2\'s complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: LoongArch
Version: 0x1
Entry point address: 0x120000540
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 67672 (bytes into file)
Flags: 0x41, SOFT-FLOAT, OBJ-v1
Size of this header: 64 (bytes)
Size of program headers: 56 (bytes)
Number of program headers: 8
Size of section headers: 64 (bytes)
Number of section headers: 24
Section header string table index: 23
查看支持生成浮点指令的可执行文件：
shell> loongarch64-linux-musl-readelf main.elf
#显示如下：
ELF Header:
Magic: 7f 45 4c 46 02 01 01 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Class: ELF64
Data: 2\'s complement, little endian
Version: 1 (current)
OS/ABI: UNIX - System V
ABI Version: 0
Type: EXEC (Executable file)
Machine: LoongArch
Version: 0x1
Entry point address: 0x120000540
Start of program headers: 64 (bytes into file)
Start of section headers: 67672 (bytes into file)
Flags: 0x43, DOUBLE-FLOAT, OBJ-v1
Size of this header: 64 (bytes)
Size of program headers: 56 (bytes)
Number of program headers: 8
Size of section headers: 64 (bytes)
Number of section headers: 24
Section header string table index: 23
上述两者在生成的Flags:字段，会显示不同的提示，
软浮点（禁止生成浮点指令）Flags： 0x41, SOFT-FLOAT, OBJ-v1
软浮点（支持生成浮点指令）Flags： 0x43, DOUBLE-FLOAT, OBJ-v1
2.1.4. 如何编译交叉编译器
本小节会教大家如何从gcc等源码编译我们使用的交叉编译器。
2.1.4.1. 如何编译loongarch64-linux-gnu[sf]
配置说明：
版本说明 |
下载链接 |
|---|---|
Linux Kernel头文件版本为6.7 |
|
BINUTILS版本： binutils-2.45 |
|
GMP版本： gmp-6.3.0 |
|
MPFR版本： mpfr-4.2.2 |
|
MPC版本： mpc-1.3.1 |
|
GLIBC版本： glibc-2.42 |
|
GLIBC版本： gcc-15.2.0 |
|
GDB版本： gdb-16.3 |
下面逐一演示工具链的制作过程。
首先我们定义几个常用的变量（GCC支持生成浮点指令）, 下面显示的命令规则是在Makefile中：
SYSDIR=$(shell pwd)
CROSS_HOST=$(echo $MACHTYPE | sed "s/$(echo $MACHTYPE | cut -d- -f2)/cross/") #x86_64-cross-linux-gnu
CROSS_TARGET=loongarch64-linux-gnu #表示我们的目标组合
MABI=lp64d
BUILD64=-mabi=lp64d
CROSS_BUILD_DIR=cross-tools-all-202612 #用于安装交叉编译器的目录在：$(SYSDIR)/$(CROSS_BUILD_DIR)
2.1.4.1.1. linux header的安装
LINUX_DIR := linux-6.7
linux_header:
cd $(LINUX_DIR) && make mrproper
cd $(LINUX_DIR) && make ARCH=loongarch INSTALL_HDR_PATH=dest headers_install
cd $(LINUX_DIR) && find dest/include -name '.*' -delete
cd $(LINUX_DIR) && mkdir -pv ${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/include
cd $(LINUX_DIR) && cp -rv dest/include/* ${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/include
编译完成后会在cross-tools-all-202612/sysroot/usr/include安装相关的头文件等
2.1.4.1.2. binutils的编译和安装
BINUTILS := binutils-2.45
binutils:
cd $(BINUTILS) && rm -rf gdb* libdecnumber readline sim
cd $(BINUTILS) && rm -rf tools-build && mkdir tools-build
cd $(BINUTILS)/tools-build && CC=gcc AR=ar AS=as \
../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --build=${CROSS_HOST} --host=${CROSS_HOST} \
--target=${CROSS_TARGET} --with-sysroot=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot --disable-nls \
--disable-static --enable-64-bit-bfd
cd $(BINUTILS)/tools-build && make configure-host ${JOBS}
cd $(BINUTILS)/tools-build && make ${JOBS}
cd $(BINUTILS)/tools-build && make install-strip
cd $(BINUTILS)/tools-build && cp -v ../include/libiberty.h ${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/include
2.1.4.1.3. GMP的编译和安装
GMP := gmp-6.3.0
gmp:
cd $(GMP) && rm -rf build && mkdir -p build
cd $(GMP)/build && ../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --enable-cxx --disable-static
cd $(GMP)/build && make ${JOBS}
cd $(GMP)/build && make install
2.1.4.1.4. MPFR的编译和安装
MPFR := mpfr-4.2.2
mpfr:
cd $(MPFR) && rm -rf build && mkdir -p build
cd $(MPFR)/build && ../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --disable-static --with-gmp=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)
cd $(MPFR)/build && make ${JOBS}
cd $(MPFR)/build && make install
2.1.4.1.5. MPC的编译和安装
MPC := mpc-1.3.1
mpc:
cd $(MPC) && rm -rf build && mkdir -p build
cd $(MPC)/build && ../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --disable-static --with-gmp=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)
cd $(MPC)/build && make ${JOBS}
cd $(MPC)/build && make install
2.1.4.1.6. 简易版GCC的编译和安装
制作交叉编译器中的GCC，第一次编译交叉工具链的GCC需要采用精简方式进行编译和安装，否则会因为缺少目标系统的C库而导致部分内容编译链接失败
GCC := gcc-15.2.0
gcc-simp:
cd $(GCC) && rm -rf tools-build && mkdir tools-build
cd $(GCC)/tools-build && AR=ar LDFLAGS="-Wl,-rpath,${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/lib" \
../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --build=${CROSS_HOST} --host=${CROSS_HOST} \
--target=${CROSS_TARGET} --disable-nls \
--with-mpfr=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --with-gmp=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) \
--with-mpc=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) \
--with-sysroot=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot \
--disable-decimal-float --disable-libgomp --disable-libitm \
--disable-libsanitizer --disable-libquadmath --enable-threads=posix \
--disable-target-zlib --with-system-zlib --enable-checking=release \
--enable-tls --enable-initfini-array --enable-__cxa_atexit \
--disable-libgcc \
--with-simd=none \
--enable-default-pie \
--enable-languages=c,c++,fortran,objc,obj-c++,lto
cd $(GCC)/tools-build && make all-gcc all-target-libgcc ${JOBS}
cd $(GCC)/tools-build && make install-strip-gcc install-strip-target-libgcc
2.1.4.1.7. GlibC的编译和安装
GLIBC := glibc-2.42
glibc:
cd $(GLIBC) && sed -i "s@5.15.0@4.15.0@g" sysdeps/unix/sysv/linux/loongarch/configure{,.ac}
cd $(GLIBC) && rm -rf build-64 && mkdir -v build-64
cd $(GLIBC)/build-64 && BUILD_CC="gcc" CC="${CROSS_TARGET}-gcc ${BUILD64} -mstrict-align" \
CXX="${CROSS_TARGET}-gcc ${BUILD64} -mstrict-align" \
AR="${CROSS_TARGET}-ar" RANLIB="${CROSS_TARGET}-ranlib" \
../configure --prefix=/usr --host=${CROSS_TARGET} --build=${CROSS_HOST} \
--libdir=/usr/lib64 --libexecdir=/usr/lib64/glibc \
--with-binutils=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/bin \
--with-headers=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/include \
--enable-stack-protector=strong \
--enable-add-ons \
--enable-crypt \
--disable-werror libc_cv_slibdir=/usr/lib64 \
--enable-kernel=4.15
cd $(GLIBC)/build-64 && make ${JOBS}
cd $(GLIBC)/build-64 && make DESTDIR=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot install
cd $(GLIBC)/build-64 && cp -v ../nscd/nscd.conf ${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/etc/nscd.conf
cd $(GLIBC)/build-64 && mkdir -pv ${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/var/cache/nscd
cd $(GLIBC)/build-64 && install -v -Dm644 ../nscd/nscd.tmpfiles \
${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/lib/tmpfiles.d/nscd.conf
cd $(GLIBC)/build-64 && install -v -Dm644 ../nscd/nscd.service \
${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot/usr/lib/systemd/system/nscd.service
2.1.4.1.8. 完整版GCC的编译和安装
GCC := gcc-15.2.0
gcc:
cd $(GCC) && rm -rf tools-build-all && mkdir tools-build-all
cd $(GCC)/tools-build-all && AR=ar LDFLAGS="-Wl,-rpath,${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/lib" \
../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --build=${CROSS_HOST} \
--host=${CROSS_HOST} --target=${CROSS_TARGET} \
--with-sysroot=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot --with-mpfr=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) \
--with-gmp=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) --with-mpc=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) \
--enable-__cxa_atexit --enable-threads=posix --with-system-zlib \
--enable-libstdcxx-time --enable-checking=release \
--disable-libssp \
--with-simd=none \
--enable-default-pie \
--enable-languages=c,c++,fortran,objc,obj-c++,lto
cd $(GCC)/tools-build-all && make ${JOBS}
cd $(GCC)/tools-build-all && make install-strip
此时安装的GCC会替换掉我们在上面安装的简易版GCC。
2.1.4.1.9. GDB的编译和安装
GDB := gdb-16.3
gdb:
rm -rf $(GDB)/build
mkdir -p $(GDB)/build
cd $(GDB)/build && ../configure --prefix=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR) \
--build=${CROSS_HOST} \
--host=${CROSS_HOST} --target=${CROSS_TARGET} \
--with-sysroot=${SYSDIR}/$(CROSS_BUILD_DIR)/sysroot --enable-64-bit-bfd
cd $(GDB)/build && make ${JOBS}
cd $(GDB)/build && make DESTDIR=${SYSDIR}/${CROSS_BUILD_DIR} install
2.1.4.1.10. 特殊说明
LoongArch的GCC上游在版本13以后，再编译GCC的时候，会默认生成向量指令，即产生参数-msimd=lsx，
我们可以使用-v来查看验证
loongarch64-linux-gnu-gcc main.c -o main -v
生成的详细命令参数如下（省略了不必要的部分）
gcc version 14.1.0 (GCC)
COLLECT_GCC_OPTIONS='-o' 'main' '-v' '-mabi=lp64d' '-march=la64v1.0' '-mfpu=64' '-msimd=none' '-mcmodel=normal' '-mtune=generic'
/home/airxs/local/gcc-14.1.0-loongarch64-linux-gnu/bin/../libexec/gcc/loongarch64-linux-gnu/14.1.0/cc1 -quiet -v -iprefix /home/airxs/local/gcc-14.1.0-loongarch64-linux-gnu/bin/../lib/gcc/loongarch64-linux-gnu/14.1.0/ -isysroot /home/airxs/local/gcc-14.1.0-loongarch64-linux-gnu/bin/../sysroot main.c -quiet -dumpbase main.c -dumpbase-ext .c -mabi=lp64d -march=la64v1.0 -mfpu=64 -msimd=none -mcmodel=normal -mtune=generic -version -o /tmp/ccaWuA6Z.s
如果想在编译GCC的时候，关闭默认向量指令的生成，可以使用参数
--with-simd=none
比如上面我们在编译的时候，默认关闭了向量的生成。
Caution
–with-simd=none它只是在编译在默认情况下关闭生成向量指令，但是还是可以使用命令参数-msimd=来
手动的指定可以产生128位向量。
我们用上面使用--with-simd=none生成的交叉编译器，来生成具有向量指令的可执行文件：
loongarch64-linux-musl-gcc main.c -o main -msimd=lsx -v
反汇编时，我们可以看见使用了vld和vst等向量指令。
2.1.4.2. 如何编译loongarch64-linux-musl[sf]
基于musl-c库的交叉编译器编译顺序和上述的基本一致，我们为了方便，将其做了封装，可以直接使用编译仓库。
克隆musl-cross-make仓库
git clone https://github.com/lyw19b/musl-cross-make.git
复制配置文件
cd musl-cross-make && cp config.mak.loongarch64 config.mak
修改配置文件，指令需要编译的工具链版本
#修改配置文件 config.mak
BINUTILS_VER = 2.25.1
GCC_VER = 15.2.0
GDB_VER = 16.3
MUSL_VER = 1.2.5
GMP_VER = 6.3.0
MPC_VER = 1.3.1
MPFR_VER = 4.2.2
LINUX_VER = 6.7
如果不指定版本，会使用默认的版本编译。
定制配置参数 按照需求设置，如果不设置按照默认的参数编译。
# COMMON_CONFIG 编译各个工具链时都用的配置，比如HOST编译器参数等
COMMON_CONFIG += CFLAGS="-g0 -Os" CXXFLAGS="-g0 -Os" LDFLAGS="-s"
# GCC_CONFIG 特定针对GCC编译时的参数。
GCC_CONFIG += --disable-libquadmath --disable-decimal-float
GCC_CONFIG += --disable-libitm
GCC_CONFIG += --disable-fixed-point
GCC_CONFIG += --disable-lto
GCC_CONFIG += --enable-languages=c,c++ --enable-checking=release
选择支持浮点还是禁止浮点指令
# 修改配置文件 config.mak
# 1. 如果时禁止浮点使用下面的TARGET
TARGET = loongarch64-linux-muslsf
# 2. 如果使用支持生成浮点指令的编译器使用下面的TARGET
TARGET = loongarch64-linux-musl
编译之后，会在output中生成我们需要的交叉编译器，可以在out/bin/测试是否正常
shell> ./bin/loongarch64-linux-musl-gcc -v
# Using built-in specs.
# COLLECT_GCC=./bin/loongarch64-linux-musl-gcc
# COLLECT_LTO_WRAPPER=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/loongarch64-linux-musl-gcc-15.2.0/bin/../libexec/gcc/loongarch64-linux-musl/15.2.0/lto-wrapper
# Target: loongarch64-linux-musl
# Configured with: ../src_gcc/configure --enable-languages=c,c++ --with-simd=none --enable-languages=c,c++ --enable-checking=release --disable-bootstrap --disable-assembly --disable-werror --target=loongarch64-linux-musl --prefix= --libdir=/lib --disable-multilib --with-sysroot=/sysroot --enable-tls --disable-libmudflap --disable-libsanitizer --disable-gnu-indirect-function --disable-libmpx --enable-initfini-array --enable-libstdcxx-time=rt --with-build-sysroot=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_sysroot AR_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/ar AS_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/gas/as-new LD_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/ld/ld-new NM_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/nm-new OBJCOPY_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/objcopy OBJDUMP_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/objdump RANLIB_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/ranlib READELF_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/readelf STRIP_FOR_TARGET=/home/airxs/user/toolchains/musl-cross-make/build/local/loongarch64-linux-musl/obj_binutils/binutils/strip-new --build=x86_64-pc-linux-gnu --host=x86_64-pc-linux-gnu
# Thread model: posix
# Supported LTO compression algorithms: zlib zstd
# gcc version 15.2.0 (GCC)
2.1.4.3. crtn, crti, crtbegin, crtend有什么区别
在 Linux 系统中，crti.o、crtn.o、crtbegin.o 和 crtend.o 是 C/C++ 运行时库（CRT）的核心组件，负责程序启动和终止时的初始化与清理工作。它们的区别主要体现在功能定位、作用阶段和链接顺序上：
2.1.4.3.1. 功能定位与作用阶段
文件 |
功能定位 |
作用阶段 |
关联段（Section） |
|---|---|---|---|
crti.o |
定义初始化框架的入口（Prologue），设置 |
程序启动时， |
|
crtn.o |
定义终止框架的出口（Epilogue），设置 |
程序退出时， |
|
crtbegin.o |
为 C++ 全局构造函数提供支持，将 |
全局构造函数注册阶段 |
|
crtend.o |
为 C++ 全局析构函数提供支持，将 |
全局析构函数注册阶段 |
|
2.1.4.3.2. 具体职责对比
2.1.4.3.2.1. 1. crti.o 与 crtn.o
crti.o
提供
.init段的起始代码，负责调用__init函数（由编译器生成），该函数会遍历.ctors段中的构造函数指针并执行。包含平台相关的初始化代码（如设置 CPU 特性、初始化 TLS 等）。
crtn.o
提供
.fini段的结束代码，负责调用__fini函数，该函数会逆序执行.dtors段中的析构函数指针。确保程序退出前释放全局资源（如关闭文件描述符、释放静态内存池）。
2.1.4.3.2.2. 2. crtbegin.o 与 crtend.o
crtbegin.o
在链接时插入到
.init段末尾，收集所有 C++ 全局对象的构造函数地址，形成.ctors段的函数指针列表。支持 C++ 静态对象的初始化（如
static MyClass obj;）。
crtend.o
在链接时插入到
.fini段开头，收集所有 C++ 全局对象的析构函数地址，形成.dtors段的函数指针列表。确保析构函数按与构造函数相反的顺序执行（逆序析构规则）。
2.1.4.3.3. 链接顺序与依赖关系
在标准 Linux 平台下，链接器（ld）的默认顺序为：
crt1.o → crti.o → crtbegin.o → 用户目标文件 → 系统库 → crtend.o → crtn.o
crt1.o：包含入口符号
_start，负责调用__libc_start_main初始化 libc 并跳转到main()。crtbegin.o/crtend.o：由 GCC 提供，仅参与 C++ 全局对象的构造/析构流程，与 C 语言无关。
crti.o/crtn.o：由 glibc 提供，是所有 C/C++ 程序启动和终止的必要组件。
2.1.4.3.4. 特殊变体与场景
文件 |
变体 |
适用场景 |
|---|---|---|
crtbegin.o |
|
用于生成位置无关代码（PIC）的共享库（如 |
crtend.o |
|
共享库的终止代码，确保动态加载时析构函数正确注册。 |
crt1.o |
|
生成位置无关可执行文件（PIE）时替代 |
2.1.4.3.5. 实际示例分析
以 C++ 程序为例：
// 全局对象构造函数
__attribute__((constructor)) void init() { /* ... */ }
// 全局对象析构函数
__attribute__((destructor)) void cleanup() { /* ... */ }
int main() { return 0; }
链接过程：
crtbegin.o将init函数地址写入.ctors段。crtend.o将cleanup函数地址写入.dtors段。crti.o的.init段代码遍历.ctors并调用所有构造函数。crtn.o的.fini段代码逆序遍历.dtors并调用所有析构函数。
2.1.4.3.6. 跨平台差异
Windows：类似机制由
crt0.obj和crtlib.lib实现，但文件命名和段管理方式不同。嵌入式系统：可能使用精简版
crt0.s，省略动态链接支持。
通过理解这些文件的分工，开发者可以更精准地控制程序的初始化流程（如自定义构造函数顺序）或优化资源管理。
2.1.5. 常用的参数与选项
本小节主要涉及与GCC相关的扩展内容，在调试查看可执行文件，或者理解操作系统底层的时很有帮助。
2.1.5.1. GCC常见的参数
我们可以使用man gcc来查看详细的参数以及说明。
其次，我们如果想要查看具体的更架构相关的参数，可以使用
loongarch64-linux-musl-gcc --target-help
The following options are target specific:
--param=loongarch-vect-issue-info=<1,64> Indicate how many non memory access vector instructions can be issued per cycle,
it's used in unroll factor determination for autovectorizer. The default value is 4.
--param=loongarch-vect-unroll-limit=<1,64> Used to limit unroll factor which indicates how much the autovectorizer may
unroll a loop. The default value is 6.
-G<number> Put global and static data smaller than <number> bytes into a special section (on some targets).
-mabi=BASEABI Generate code that conforms to the given BASEABI.
-maddr-reg-reg-cost= -maddr-reg-reg-cost=COST Set the cost of ADDRESS_REG_REG to the value calculated by COST.
-mandroid Generate code for the Android platform.
-mannotate-tablejump Annotate table jump instruction (jr {reg}) to correlate it with the jump table.
-march=PROCESSOR Generate code for the given PROCESSOR ISA.
-mbionic Use Bionic C library.
-mbranch-cost=COST Set the cost of branches to roughly COST instructions.
-mcheck-zero-division Trap on integer divide by zero.
-mcmodel= Specify the code model.
-mcond-move-float Conditional moves for float are enabled.
-mcond-move-int Conditional moves for integral are enabled.
-mdirect-extern-access Avoid using the GOT to access external symbols.
-mdiv32 Support div.w[u] and mod.w[u] instructions with inputs not sign-extended.
-mdouble-float Allow hardware floating-point instructions to cover both 32-bit and 64-bit operations.
-mexplicit-relocs Use %reloc() assembly operators (for backward compatibility). Same as -mexplicit-relocs=.
-mexplicit-relocs= Use %reloc() assembly operators.
-mfpu=FPU Generate code for the given FPU.
-mfpu=0 Same as -mfpu=none.
-mfrecipe Support frecipe.{s/d} and frsqrte.{s/d} instructions.
-mfused-madd Same as -ffp-contract=fast (or, in negated form, -ffp-contract=off). Uses of this option are
diagnosed.
-mglibc Use GNU C library.
-mlam-bh Support am{swap/add}[_db].{b/h} instructions.
-mlamcas Support amcas[_db].{b/h/w/d} instructions.
-mlasx Enable LoongArch Advanced SIMD Extension (LASX, 256-bit).
-mld-seq-sa Do not need load-load barriers (dbar 0x700).
-mlsx Enable LoongArch SIMD Extension (LSX, 128-bit).
-mmax-inline-memcpy-size=SIZE Set the max size of memcpy to inline, default is 1024.
-mmemcpy Prevent optimizing block moves, which is also the default behavior of -Os.
-mmusl Use musl C library.
-mrecip Generate approximate reciprocal divide and square root for better throughput. Same as -mrecip=.
-mrecip= Control generation of reciprocal estimates.
-mrelax Take advantage of linker relaxations to reduce the number of instructions required to
materialize symbol addresses.
-msimd=SIMD Generate code for the given SIMD extension.
-msingle-float Restrict the use of hardware floating-point instructions to 32-bit operations.
-msoft-float Prevent the use of all hardware floating-point instructions.
-mstrict-align Do not generate unaligned memory accesses.
-mtls-dialect= Specify TLS dialect.
-mtune=PROCESSOR Generate optimized code for PROCESSOR.
-muclibc Use uClibc C library.
Base ABI types for LoongArch:
lp64d lp64f lp64s
LoongArch ARCH presets:
abi-default la464 la64v1.0 la64v1.1 la664 loongarch64 native
The code model option names for -mcmodel:
extreme large medium normal tiny tiny-static
The code model option names for -mexplicit-relocs:
always auto none
FPU types of LoongArch:
32 64 none
SIMD extension levels of LoongArch:
lasx lsx none
The possible TLS dialects:
desc trad
LoongArch TUNE presets:
generic la464 la664 loongarch64 native
Assembler options
=================
Use "-Wa,OPTION" to pass "OPTION" to the assembler.
LARCH options:
-mthin-add-sub Convert a pair of R_LARCH_ADD32/64 and R_LARCH_SUB32/64 to
R_LARCH_32/64_PCREL as much as possible
The option does not affect the generation of R_LARCH_32_PCREL
relocations in .eh_frame
-mignore-start-align Ignore .align if it is at the start of a section. This option
can't be used when partial linking (ld -r).
Linker options
==============
Use "-Wl,OPTION" to pass "OPTION" to the linker.
elf64loongarch:
-z pack-relative-relocs Pack relative relocations
-z nopack-relative-relocs Do not pack relative relocations (default)
2.1.5.2. PIC与PIE的区别是什么
PIC（Position Independent Code，位置无关代码）和PIE（Position Independent Executable，位置无关可执行文件）是两种与内存地址无关的技术，但它们的应用场景和实现方式存在显著差异。以下是两者的核心区别及技术细节：
2.1.5.2.1. 定义与核心目标
维度 |
PIC |
PIE |
|---|---|---|
全称 |
Position Independent Code |
Position Independent Executable |
核心目标 |
生成共享库（ |
生成可执行文件，使其加载地址随机化以提高安全性 |
主要应用 |
动态链接库（如C/C++的 |
可执行文件（如ELF格式的Linux程序） |
2.1.5.2.2. 技术实现差异
2.1.5.2.2.1. 1. 代码生成方式
PIC
通过**全局偏移表（GOT）和过程链接表（PLT）**实现间接寻址，避免使用绝对地址。
代码段（
.text）中的函数调用和全局变量访问通过GOT/PLT间接解析。
PIE
在PIC基础上进一步要求代码段可加载到任意地址，且必须包含
main函数。与PIC共享GOT/PLT机制，但链接时需通过
-pie选项强制生成可执行文件。示例编译命令：
gcc -fPIE -pie -o program program.c
2.1.5.2.2.2. 编译与链接选项
选项 |
PIC |
PIE |
|---|---|---|
编译选项 |
|
|
链接选项 |
无需特殊选项 |
|
对象文件用途 |
可用于共享库或PIE可执行文件 |
仅用于PIE可执行文件 |
2.1.5.2.3. 内存布局与加载机制
维度 |
PIC（共享库） |
PIE（可执行文件） |
|---|---|---|
加载地址 |
随机化（ASLR启用时） |
随机化（ASLR启用时） |
代码段属性 |
只读（ |
可执行（包含 |
数据段共享 |
多个进程共享同一份代码段 |
每个进程独立数据段 |
2.1.5.2.4. 安全性对比
攻击类型 |
PIC（共享库） |
PIE（可执行文件） |
|---|---|---|
缓冲区溢出 |
仅保护共享库代码，不影响主程序 |
完全随机化主程序地址，提升防御 |
ROP攻击 |
依赖GOT/PLT的间接跳转，可能被利用 |
ROP链构造难度更高 |
ASLR支持 |
必须启用ASLR才能生效 |
必须启用ASLR才能生效 |
2.1.5.2.5. 性能影响
维度 |
PIC |
PIE |
|---|---|---|
间接寻址开销 |
较高（需频繁访问GOT/PLT） |
较低（部分优化可减少GOT访问） |
代码体积 |
较大（需额外GOT/PLT表） |
较小（与PIC共享优化策略） |
启动时间 |
无显著影响 |
可能因地址随机化增加少量时间 |
2.1.5.2.6. 典型使用场景
场景 |
PIC |
PIE |
|---|---|---|
共享库开发 |
必须使用（如 |
不适用 |
可执行文件 |
可选（非必须） |
必须启用（对抗漏洞攻击） |
动态加载 |
支持（如 |
不支持 |
2.1.5.2.7. 特殊注意事项
符号导出限制
PIC共享库需明确导出符号（通过
-export-dynamic），而PIE可执行文件默认隐藏符号。
多模块交互
PIC代码可被多个进程共享，但PIE代码每个进程独立加载，内存占用更高。
编译器兼容性
某些架构（如ARM）要求PIC和PIE编译选项必须显式指定，否则默认生成位置相关代码。
2.1.5.2.8. 总结对比表
特性 |
PIC |
PIE |
|---|---|---|
核心用途 |
共享库开发 |
可执行文件安全加固 |
地址随机化 |
依赖ASLR |
强制启用ASLR |
代码共享 |
多进程共享 |
单进程独占 |
编译选项 |
|
|
安全等级 |
中等（保护库代码） |
高（保护主程序） |
通过合理选择PIC和PIE，开发者可以在性能、安全性和兼容性之间取得平衡。例如，共享库必须使用PIC，而面向安全的关键程序（如浏览器、数据库）应启用PIE以防御内存攻击。
2.1.5.3. 与LoongArch相关的选项说明
下面我们将介绍与LoongArch相关的参数，涉及到GCC编译，但不包括链接阶段。[4]
-march=arch-type: 为特定的arch-type生成相关的指令代码，
native： 由编译器自行检测处理器类型
loongarch64： 通用的64位LoongArch处理器
la464：基于LA464的处理器，带有LSX, LASX指令集
la664：基于LA664的处理器，带有LSX, LASX指令集和LoongArch v1.1所有指令集
la64v1.0： LoongArch64 ISA 版本 v1.0
la64v1.1： LoongArch64 ISA 版本 v1.1
la32v1.0： LoongArch32 ISA 版本 v1.0
la32rv1.0： LoongArch32 精简 ISA 版本 v1.0
-mtune=tune-type: 为类型tune-type产生特定的优化代码，
native： 由编译器自行检测处理器类型
generic： 通用的LoongArch处理器
loongarch64： 通用的64位LoongArch处理器
la464：基于LA464的处理器
la664：基于LA664的处理器
loongarch32： 通用的32位LoongArch处理器
-mabi=base-abi-type: 为类型为base-abi-type的调用规约(Calling Convention)产生代码，
lp64d： 使用64位通用寄存器，32/64位浮点寄存器传递参数， 数据模型是LP64，指的是int是32位，long int和指针都是64位。
lp64f： 使用64位通用寄存器，32位浮点寄存器传递参数， 数据模型是LP64，指的是int是32位，long int和指针都是64位。
lp64s： 使用64位通用寄存器，没有浮点寄存器传递参数， 数据模型是LP64，指的是int是32位，long int和指针都是64位。
-mfpu=fpu-type: 为指定的fpu-type类型产生代码，
64： 允许32、64位的浮点操作指令。
32： 允许32位的浮点操作指令。
‘none’或者’0’:禁止产生浮点指令。
后续待补充。。。
2.1.5.4. C/C++ 预处理器内嵌的宏定义
与我们LoongArch相关的定义，比如__longarch_等等，全部收集下 最好能把代码也放出来，或者说是引用也放出来。
名称 |
可能的值 |
描述说明 |
|---|---|---|
Albatross |
2.99 |
On a stick! |
|
|
Defined if the target is LoongArch. |
|
|
Bit-width of general purpose registers. |
|
|
Bit-width of floating-point registers ( |
|
|
Target ISA preset as specified by |
|
|
Processor model as specified by |
|
|
Defined if ABI uses the LP64 data model and 64-bit GPRs for parameter passing. |
|
|
Defined if ABI uses the ILP32 data model and 32-bit GPRs for parameter passing. |
|
|
Defined if floating-point/extended ABI type is |
|
|
Defined if floating-point/extended ABI type is |
|
|
Defined if floating-point/extended ABI type is |
|
|
Defined if floating-point/extended ABI type is |
|
|
Defined if the compiler enables the |
|
|
Defined if the compiler enables the |
|
|
The maximum SIMD bit-width enabled by the compiler.
( |
|
|
Defined if |
|
|
Defined if |
|
|
Defined if |
|
|
Defined if |
|
|
Defined if |
|
|
The minimally required LoongArch ISA version (major) to run the compiled program. Undefined if no such version is known to the compiler. |
|
|
The minimally required LoongArch ISA version (minor) to run the compiled program.
Undefined if and only if |