无法将共享库与 -mx32 和 gcc 4.7 或 gcc 4.8 链接

Question

我正在尝试编译为 32 位嵌入式处理器编写的大型代码库，以便在 64 位桌面处理器上运行以进行模拟/单元测试。我需要生成的对象是一个共享库。这在 Windows 中不是问题，我可以像这样 (/DWIN32) 构建一个 dll，它运行良好。

在 Linux 中，我可以使用 gcc 和链接器的 -m32 选项进行编译和链接，并获得一个共享库。问题是，这个库（就像我用 -m32 指定的那样）是一个 32 位库，不会在我的 64 位拱门上运行。使用 Python，我尝试加载库（使用 ctypes.cdll.LoadLibrary()）

OSError: out.so: wrong ELF class: ELFCLASS32

我发现了 -mx32 选项，根据docs 这正是我想要的：

-mx32 选项将 int、long 和指针类型设置为 32 位，并且 为 x86-64 架构生成代码。

所以，我将 -mx32 传递给编译器和链接器（替换我的 -m32 选项）并获得以下内容（截断输出）：

/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/libstdc++.so when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/libstdc++.a when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/32/libstdc++.so when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/32/libstdc++.a when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/libstdc++.so when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/libstdc++.a when searching for -lstdc++
/usr/bin/ld: cannot find -lstdc++
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.so when searching for -lm
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/../../../x86_64-linux-gnu/libm.a when searching for -lm
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.so when searching for -lm
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.a when searching for -lm
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.so when searching for -lm
/usr/bin/ld: skipping incompatible /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libm.a when searching for -lm
/usr/bin/ld: cannot find -lm

我使用 gcc 4.7 和 gcc 4.8 得到相同的结果。以上输出来自 gcc 4.8。

我已经安装了 gcc-4.8-multilib 和 g++-4.8-multilib。

我的库路径是：

LIBRARY_PATH=/usr/lib/x86_64-linux-gnu:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/32:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/

我从 .bashrc 中指定了它（如下），在阅读链接器只会与有效的库绑定后，绝望地添加了 /4.8/ 和 /4.8/32/ 内容。

export LIBRARY_PATH=/usr/lib/$(gcc -print-multiarch):/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/32:/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/4.8/

正如我所提到的，这在 Windows 上作为 dll 已经很好地工作了，我不得不相信我只是错过了一些东西。指针应该是 32 位，长应该是 32 位，整个事情应该在 x86_64 上运行。 -mx32 说它会这样做（对吗？）。

在-m32中编译后检查其中一个对象：

$:~/project$ file foo.o
foo.o: ELF 32-bit LSB relocatable, Intel 80386, version 1 (SYSV), not stripped

并在使用 -mx32 编译后检查相同的对象：

$:~/project$ file foo.o
foo.o: ELF 32-bit LSB relocatable, x86-64, version 1 (SYSV), not stripped

我是不是走错了路？我还能使用带有某种兼容层的 32 位共享库吗？

关于这些链接错误，我看到了针对 gcc 4.7 的 bug report...但我没有从中看到太多结论。 This page 说 gcc 4.8 是 x32 的推荐最低版本，所以我安装了它。仍然-我无法链接。 -m32 链接正常。

Answer 1

-m32 是普通的 32 位模式，是的，大多数 x86-64 GNU/Linux 系统都支持多体系结构的 32 位库，如果尚未安装，您可以安装这些库。

-mx32 选项根本不是您想要的。它为the x32 ABI 编译代码，它使用32 位地址和64 位寄存器和指令。生成的代码与 32 位处理器不兼容（因为它使用 64 位指令），但也不兼容 64 位代码（将使用 64 位地址）。因此，用户空间中的所有内容都必须在编译时考虑到它，包括 libc，甚至内核也需要支持 x32 用户空间和系统调用：https://unix.stackexchange.com/questions/121424/linux-and-x32-abi-how-to-use（即就像支持 32 位二进制文​​件一样，x32 实际上是一个单独的架构。）

更复杂的是，您在 Windows 上进行的测试并没有按照您的想法进行。将/DWIN32 传递给Visual C++ 编译器只定义了一个名为WIN32 的宏（就像-DWIN32 用于GCC）；它不会使编译器生成 32 位二进制文​​件。 64 位 Windows 可执行文件无法加载 32 位库；您一直在测试的库实际上是 64 位的。

如果您想对 32 位代码进行单元测试，则需要在完全 32 位的目标架构（如 -m32）上对其进行测试。 x32 不是这样的系统。 （不过，64 位内核下的 32 位代码很好，除非您担心嵌入式系统中的用户空间只能使用 2G 或 3GiB 的地址空间，而不是 64 位内核下的 4GiB .)

Answer 2

您的初始错误，尝试加载您成功构建的库，表明您没有使用 32 位版本的 Python，因此无法构建 32 位共享库。

如果您安装 Python 的 i386（32 位）版本，它应该能够加载该库。更重要的是，这是您需要在嵌入式 i386 目标上运行的 Python 版本。

请注意，以上所有内容均假设您的“32 位嵌入式处理器”与 i386 兼容。如果不是（它是 ARM 或 MIPS 或其他一些 32 位嵌入式处理器），您需要为该目标安装交叉编译器来构建您的库和一个模拟器（例如 QEMU）来运行可执行文件。