为 ARM 交叉编译时未初始化特征向量

Question

我在使用 arm-linux-gnueabihf-g++（来自 Linaro 的 gcc 4.8 版）的交叉编译程序上使用 Eigen3。目标平台是来自 gumstix 的 duovero，使用 Poky 发行版 - ARMv7。当我使用 Eigen 代码运行程序时，我在 Eigen 对象上得到了非常奇怪的值（请参阅本文末尾的输出示例）。

我试过关闭矢量化，我玩过所有这些标志

-marm 
-mcpu=cortex-a7
-mfpu=neon 
-mfloat-abi=hard 

但总是得到相同的行为。如果我在 duovero 上编译相同的代码，它可以正常工作（向量已正确初始化），但在我交叉编译时却不行。我什至从不同的主机（windows7 和 ubuntu 14.04）交叉编译。

知道为什么会这样吗？

这是我的简单程序（从 cmets 更新）

#include <iostream>
using namespace std;

#include <stdio.h>

#include <Eigen/Eigen>
#include <Eigen/Dense>
using namespace Eigen;

int main()
{
    cout << "Hello World!" << endl;
    int j =3;
    cout << j << endl << endl; // ok

    float k =4.2;
    cout << k << endl << endl; // not ok

    printf("%f\n\n", k ); // ok

    Vector3d test1;
    test1 << 1.2, 2.3, 3.4;
    cout << test1 << endl << endl; // not ok

    printf("%f\n\n", test1(0) ); // ok

    Vector3d test2(1,2,3);
    cout << test2 << endl; // not ok
    cout << test2(1) << endl << endl; // not ok

    printf("%f\n\n", test2(0) ); // ok

    cout << 0.5f << endl; // not ok
    printf("%f\n\n", 0.5f ); // ok

    return 0;
}

这是我得到的输出（更新）

Hello World!
3

0

4.200000

-1.24694e-06
-1.24695e-06
-1.24695e-06

1.200000

-1.24692e-06
-1.24692e-06
-1.24693e-06
3.8852e+68

1.000000

0
0.500000

编辑 当我添加标志时：-mfloat-abi=soft 我得到这个错误

arm-linux-gnueabihf-g++ -c -mfloat-abi=soft -g -Wall -W -fPIE  -IC:\tmp\testingEigen -I. -IC:\COSMOS\source\thirdparty\arm\eigen3 -IC:\Qt\5.4\mingw491_32\mkspecs\linux-arm-gnueabihf-g++ -o main.obj C:\tmp\testingEigen\main.cpp
arm-linux-gnueabihf-g++  -o testingEigen main.obj    
c:/program files (x86)/linaro/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.8-2014.01/bin/../lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.8.3/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld.exe: error: testingEigen uses VFP register arguments, main.obj does not
makefile:79: recipe for target 'testingEigen' failed
c:/program files (x86)/linaro/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-4.8-2014.01/bin/../lib/gcc/arm-linux-gnueabihf/4.8.3/../../../../arm-linux-gnueabihf/bin/ld.exe: failed to merge target specific data of file main.obj

更新： 我尝试了 Notlikethat 的建议。测试了库（例如 readelf -h /usr/lib/libstdc++.so.6.0.18），发现当前构建的绝对是软浮动 ABI。

当我静态链接时，我的代码运行良好（即使交叉编译器用于硬浮点，这是因为硬件实际上具有 FPU，即使图像配置为软 fp）。接下来我做的是找到一个能够做softfp的交叉编译器，当我添加标志时它也可以工作。我是从https://launchpad.net/linaro-toolchain-binaries/+milestone/2012.04 下载的。

我想我的下一步是为可以进行硬浮动的 duovero 编译一个 poky 图像。有人做过吗？

最终更新： 实际上，我刚刚使用这些说明为 duovero 编译了来自 yocto (poky 1.7) 的最新 poky 图像https://github.com/gumstix/yocto-manifest

并意识到此构建使用硬 fp。现在我的交叉编译器 (arm-linux-gnueabihf-g++) 和目标具有相同的浮点配置，我的 Eigen 代码和其他一切都运行良好！快乐的！ :)

Answer 1

问题似乎是您的设备上有一个软浮点 libstdc++（和朋友）。

考虑像std::ostream::operator<<(float) 这样看似无害的函数 - 当您使用硬浮点工具链进行交叉编译时，您生成的代码会将浮点数传递给 FPU 寄存器中的函数。静态链接器足够了解它是否与它所链接的库匹配（与交叉工具链本身捆绑在一起的硬浮动库）。然后你获取那个二进制文件并在设备上运行它......

动态链接器不太聪明，只是要确保它找到的任何 libstdc++ 都提供程序要求的符号。它找到了一个符合该要求的足够相似的版本，所以一切看起来都很好。除了现在您的代码将浮点参数传递给 FPU 寄存器中的库函数，但库函数（软浮点）期望它们在通用寄存器中的浮点参数，因此它们会发现未初始化的垃圾。

最好的办法是完全避免“链接一个库，运行另一个库”完全不匹配，对此有 3 个合理的选择，大致按严重程度递减顺序：

1. 交叉编译时静态链接。
2. 将交叉工具链的硬浮点库放在设备文件系统的某个位置，您可以在其中交叉编译的程序可以找到它们（可能使用 LD_LIBRARY_PATH） - 显然您不能简单地替换现有的库，否则您会得到相反的结果其他已安装程序的 ABI 不匹配。
3. 将系统库从设备复制到您的主机上，这样您就可以将交叉链接器而不是捆绑的库指向它们，并使用 --mfloat-abi=soft 进行交叉编译。

我通常建议将选项 3 作为一般情况，但是硬浮点确实具有一定的性能优势，因此对于浮点密集型代码而言，因此值得付出一些努力来让它工作.

请注意，虽然一些硬浮点（即“arm-linux-gnueabihf-”）交叉工具链还包括通过 multilib 的软浮点库，但其他（如我使用的 Linaro）要么不启用它们，要么仅启用它们以用于代表古代目标的特定选项组合，这可能是您不想要的。如果您确实有一个合适的 multilib 工具链，那就是 @TurboJ 在 cmets 中的建议 - 使用 arm-linux-gnueabihf-gcc 作为链接命令（不是 arm-linux-gnueabihf-ld）和 @如果支持，指定的 987654325@ 会告诉它链接到其库的软浮点版本。