交叉编译实践-Qt应用程序交叉编译【用cmake工具编译】

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上篇介绍了交叉编译的基本原理，以及交叉编译一个简单的HelloWorld程序，这篇将介绍如何交叉编译Qt程序。

由于Qt程序依赖的底层以及第三方的相关库太多（比如libGL.so库为OpenGL库，libX11.so库为系统图像库等等），因此在交叉编译时会出现各种问题，下面将其主要的问题归为如下三类：
1. 编译器所依赖的库，在编译链接过程中，找到了宿主机的库了，导致文件格式不对，编译链接不成功，比如Qt编译是依赖于libGL.so库，而这个库在宿主机上的/usr/lib/目录下也存在，导致交叉编译器aarch64-linux-gnu-gcc在找库时，找到了宿主机的x86_64的库，所以肯定是链接不成功的。这里要说明一点：交叉编译所依赖的库，必须是与目标机架构一致的库，即libGL.so必须是ARM aarch64架构的库，不能是宿主机上的库，否则在目标机上运行时怎么链接呢？

2. 编译器在编译链接时，没有找到相应的头文件和库，即头文件和对应库没有在交叉编译器的寻库路径中，导致报错找不到库，如下图所示：

解决方式是：一般将所依赖的相关库，放到安装交叉编译器时生成的/usr/aarch64-linux-gnu/目录中对应bin、include、lib的lib目录中，这种方式就保证了交叉编译器能万无一失的找到库和头文件。还有一种方式是如果Qt用的是cmake编译的，则可以通过如下方式设置其所使用的交叉编译器和寻库路径：

# this is required
SET(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)

# specify the cross compiler
SET(CMAKE_C_COMPILER   /opt/arm/usr/bin/aarch64-linux-gnu-gcc)
SET(CMAKE_CXX_COMPILER /opt/arm/usr/bin/aarch64-linux-gnu-g++)

# where is the target environment 
SET(CMAKE_FIND_ROOT_PATH  /opt/arm/lib /home/joven/lib)

# search for programs in the build host directories (not necessary)
SET(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM NEVER)
# for libraries and headers in the target directories
SET(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY ONLY)
SET(CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE ONLY)

# configure Boost and Qt
SET(QT_QMAKE_EXECUTABLE /usr/local/Qt5.6/bin/qmake)

以上牵扯到相关变量的设置，简单介绍解释如下：
1.CMAKE_SYSTEM_NAME: 即你目标机target所在的操作系统名称，比如ARM或者Linux你就需要写"Linux",如果Windows平台你就写"Windows",如果你的嵌入式平台没有相关OS你即需要写成"Generic",只有当CMAKE_SYSTEM_NAME这个变量被设置了，CMake才认为此时正在交叉编译，它会额外设置一个变量CMAKE_CROSSCOMPILING为TRUE.

2. CMAKE_C_COMPILER: 顾名思义，即C语言编译器，这里可以将变量设置成完整路径或者文件名，设置成完整路径有一个好处就是CMake会去这个路径下去寻找编译相关的其他工具比如linker,binutils等，如果你写的文件名带有arm-elf等等前缀，CMake会识别到并且去寻找相关的交叉编译器。

3. CMAKE_CXX_COMPILER: 同上，此时代表的是C++编译器。

4. CMAKE_FIND_ROOT_PATH: 代表了一系列的相关文件夹路径的根路径的变更，比如你设置了/opt/arm/,所有的Find_xxx.cmake都会优先根据这个路径下的/usr/lib,/lib等进行查找，然后才会去你自己的/usr/lib和/lib进行查找，如果你有一些库是不被包含在/opt/arm里面的，你也可以显示指定多个值给CMAKE_FIND_ROOT_PATH,比如

5. CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_PROGRAM: 对FIND_PROGRAM()起作用，有三种取值，NEVER,ONLY,BOTH,第一个表示不在你CMAKE_FIND_ROOT_PATH下进行查找，第二个表示只在这个路径下查找，第三个表示先查找这个路径，再查找全局路径，对于这个变量来说，一般都是调用宿主机的程序，所以一般都设置成NEVER

6. CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_LIBRARY: 对FIND_LIBRARY()起作用，表示在链接的时候的库的相关选项，因此这里需要设置成ONLY来保证我们的库是在交叉环境中找的.

7. CMAKE_FIND_ROOT_PATH_MODE_INCLUDE: 对FIND_PATH()和FIND_FILE()起作用，一般来说也是ONLY,如果你想改变，一般也是在相关的FIND命令中增加option来改变局部设置，有NO_CMAKE_FIND_ROOT_PATH,ONLY_CMAKE_FIND_ROOT_PATH,BOTH_CMAKE_FIND_ROOT_PATH

8. QT_QMAKE_EXECUTABLE: 指定相应的qmake路径
以上也可以将设置相关变量的代码写到一个toolChain.cmake文件中，这样在执行cmake是带上参数 -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=./toolChain.cmake 即可（cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=./toolChain.cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ./）。

3. 报错“/usr/aarch64-linux-gnu/lib/libGL.so.1：对‘XGetVisualInfo’未定义的引用” 等一系列未定义的引用，如下图所示：

从整体报错来看，报错归结为如下图所示：

这些未定义的引用就是上面第一种或第二种错误导致的，找到正确的引用库后，就不会报错了。

搞定以上问题后，基本上编译、链接完成，可执行文件就会生成，交叉编译Qt程序就算大功告成了！！！
编译链接成功截图如下：

但是，好多人可能都没有到编译阶段就已经报错了。。。。。。，可能原因如下：
1. 交叉编译Qt程序的原理没理清
2. Qt的库和Qt的qmake、rcc、moc等工具没有设置好
3. Qt的版本宿主机和目标机不一致
针对以上问题1：Qt应用程序的交叉编译，其原理是通过宿主机上可执行的Qt相关工具程序（比如moc、rcc等），在编译时生成中间文件和资源文件，最终打包成Qt应用程序，但是该应用程序所依赖的Qt动态库又必须是目标机的（动态库必须是ARM aarch64架构的）。
针对以上问题2：给环境变量PATH中必须设置本地Qt可执行文件的路径（也就是Qt的bin目录），这样才能找到moc、rcc等执行相关的操作，也就是说qmake、moc、rcc等在交叉编译是用的工具，必须是x86_64架构的。
针对以上问题3：由于在交叉编译Qt应用程序是，用到了本地的Qt相关工具程序，所以在链接时，最好保持本地的Qt版本和目标机的Qt版本一直（也就是编译时的Qt版本和运行时的Qt版本保持一致）。
总结以上问题：如果在cmake中设置了找库路径，则需要将目标机的Qt的lib库拷贝到设置的路径中，如果在cmake中没有设置找库路径，则有个粗暴的方法，就是将本地的Qt中lib目录换成目标机的lib，确保本地的Qt的bin目录中可执行文件都是x86_64架构，lib目录中的库文件都是ARM aarch64架构的。

这样就基本搞定了Qt应用程序的交叉编译了^_^.

交叉编译实践-Qt应用程序交叉编译【用cmake工具编译】

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