使用CMake交叉编译grpc至aarch64时出现链接错误的求助

问题描述 #

当前使用gRPC v1.67.0，主机系统为Ubuntu 22.04，主机端protoc与grpc_cpp_plugin编译正常。采用aarch64-none-linux-gnu交叉编译工具链（gcc版本12.3.1 20230626），toolchain.cmake配置如下：

SET(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)
SET(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR aarch64)
set(CMAKE_STAGING_PREFIX /tmp/stage)
set(CMAKE_C_COMPILER /home/lenli/he01/arm-gnu-toolchain-12.3.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-gcc)
set(CMAKE_CXX_COMPILER /home/lenli/he01/arm-gnu-toolchain-12.3.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin/aarch64-none-linux-gnu-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)

执行的CMake配置命令：

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=/tmp/toolchain.cmake \
      -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
      -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/tmp/install \
      ../..

CMake配置执行成功，但执行make -j4 install时，编译进度到约30%时出现大量类似如下的未定义引用错误：

re2_arg_test.cc:(.text+0x30): undefined reference to `std::ios_base::ios_base()'

regexp_test.cc:(.text+0x8c): undefined reference to `operator delete(void*, unsigned long)'

undefined reference to `vtable for std::__cxx11::basic_ostringstream<char, std::char_traits<char>, std::allocator<char> >'

原因分析 #

这类未定义引用错误属于C标准库符号缺失，核心原因是交叉编译环境下CMake未正确关联aarch64目标架构的C标准库，或编译过程中混用了主机系统的标准库文件，具体包括：

• 工具链配置未明确指定C++标准库搜索路径，CMake误使用主机Ubuntu 22.04的x86_64架构标准库
• gRPC默认启用的RE2等依赖库，交叉编译时未用对应工具链编译，导致链接阶段调用主机版本符号
• 交叉工具链的C++标准库路径未被CMake识别，链接时无法找到对应架构的标准库符号

解决步骤 #

1. 完善toolchain.cmake配置 #

在原配置中添加以下内容，强制CMake使用交叉工具链自带的C++标准库：

# 指定C++标准版本（匹配gRPC要求，至少C++17）
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)

# 显式指定交叉工具链的sysroot路径
set(CMAKE_SYSROOT /home/lenli/he01/arm-gnu-toolchain-12.3.rel1-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/aarch64-none-linux-gnu/libc)
set(CMAKE_FIND_ROOT_PATH ${CMAKE_SYSROOT})

# 配置链接参数，指定标准库搜索路径
set(CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS "${CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS} -L${CMAKE_SYSROOT}/lib -L${CMAKE_SYSROOT}/usr/lib")
set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS "${CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS} -L${CMAKE_SYSROOT}/lib -L${CMAKE_SYSROOT}/usr/lib")

2. 禁用测试用例编译（推荐） #

交叉编译无需构建gRPC及依赖的测试代码，可在CMake配置时添加参数跳过：

cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=/tmp/toolchain.cmake \
      -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
      -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/tmp/install \
      -DgRPC_BUILD_TESTS=OFF \
      -DRE2_BUILD_TESTING=OFF \
      ../..

3. 清理缓存后重新编译 #

# 进入编译目录
cd <你的build目录路径>
# 清理原有CMake缓存
rm -rf CMakeCache.txt CMakeFiles/
# 重新执行配置
cmake -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=/tmp/toolchain.cmake \
      -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release \
      -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/tmp/install \
      -DgRPC_BUILD_TESTS=OFF \
      -DRE2_BUILD_TESTING=OFF \
      ../..
# 重新编译安装
make -j4 install

4. 验证链接参数（排查用） #

若仍有错误，检查编译时的链接命令，确认使用的是交叉工具链的aarch64-none-linux-gnu-g++，且链接路径指向交叉工具链的标准库目录。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lenli