RISC-Vのクロスコンパイラをビルドする

はじめに

RISC-Vのクロスコンパイラ（GCC）のビルド方法をメモしておきます。
良くある手順は、https://github.com/riscv-collab/riscv-gnu-toolchain を利用したビルド方法ですが、今回はあえて公式のGCCを利用する方法を採用します。

作業環境

• WSL2 on Windows 11
• Ubuntu 24.04.4 LTS

手順

ビルド環境の用意

必要に応じて、不足しているパッケージをインストールします。
一例として、以下コマンドによりインストールします。

sudo apt install gawk build-essential bison flex texinfo

また、今後の作業のための環境変数を設定します。

export PREFIX=/opt/riscv    # ツールのインストール先（お好みで設定してください）
export SYSROOT=$PREFIX/sysroot
export TARGET=riscv64-unknown-linux-gnu

インストール先のフォルダを作成し、所有者を変更します。
（インストール時にsudoを使用しないようにするため。一部パッケージは誤ってホストにインストールするとホストシステムを破壊します（特にGlibc））。

sudo mkdir $PREFIX
sudo chown <user> $PREFIX

Binutils

コンパイラをビルドするためには、まずはアセンブラやリンカ等のユーティリティが必要です。Binutilsはアセンブラやリンカを含む、オブジェクトファイルを扱うためのツール群です。下記手順によりビルド、インストールします。

wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/GNU/binutils/binutils-2.45.tar.xz
tar xf binutils-2.45.tar.xz
cd binutils-2.45
mkdir build
cd build
../configure --prefix=$PREFIX    \
             --with-sysroot=$SYSROOT \
             --target=$TARGET    \
             --disable-nls       \
             --enable-gprofng=no \
             --disable-werror    \
             --enable-new-dtags  \
             --enable-default-hash-style=gnu
make -j$(nproc)
make install

インストール後、パスを通します。

export PATH=$PREFIX/bin:$PATH

GCC 1回目

GCCを完全にビルドするためには、標準Cライブラリが必要です。しかし標準CライブラリをビルドするにはGCCが必要であり、循環的な依存関係が生じます。
そのため、まずは標準Cライブラリに依存しない最小限のGCCをビルドし、そこでビルドしたGCCを使って標準Cライブラリをビルドします。最後に標準ライブラリと最小限のGCCを使って、完全なGCCをビルドします。
以下コマンドによりGCCをインストールします。

wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/GNU/gcc/gcc-15.2.0/gcc-15.2.0.tar.xz
tar xf gcc-15.2.0.tar.xz
cd gcc-15.2.0
contrib/download_prerequisites
mkdir build
cd build
../configure                  \
    --target=$TARGET          \
    --prefix=$PREFIX          \
    --with-glibc-version=2.42 \
    --with-sysroot=$SYSROOT   \
    --with-newlib             \
    --without-headers         \
    --enable-default-pie      \
    --enable-default-ssp      \
    --disable-nls             \
    --disable-shared          \
    --disable-multilib        \
    --disable-threads         \
    --disable-libatomic       \
    --disable-libgomp         \
    --disable-libquadmath     \
    --disable-libssp          \
    --disable-libvtv          \
    --disable-libstdcxx       \
    --enable-languages=c,c++
make -j$(nproc)
make install
cd ..
cat gcc/limitx.h gcc/glimits.h gcc/limity.h > \
`dirname $($TARGET-gcc -print-libgcc-file-name)`/include/limits.h

Linux APIヘッダ

Glibcのビルドのためには、Linuxのヘッダが必要となります。以下コマンドによりインストールします。

wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/Linux/kernel.org/linux/kernel/v6.x/linux-6.16.1.tar.xz
tar xf linux-6.16.1.tar.xz
cd linux-6.16.1
make mrproper
ARCH=riscv make headers
find usr/include -type f ! -name '*.h' -delete
mkdir -pv $SYSROOT/usr
cp -rv usr/include $SYSROOT/usr

Glibc

標準CライブラリであるGlibcを、以下コマンドによりビルドします。

wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/GNU/glibc/glibc-2.42.tar.xz
tar xf glibc-2.42.tar.xz
cd glibc-2.42
mkdir build
cd build
../configure                             \
      --prefix=/usr                      \
      --host=$TARGET                     \
      --build=$(../scripts/config.guess) \
      --disable-nscd                     \
      libc_cv_slibdir=/usr/lib           \
      --enable-kernel=5.4
make -j$(nproc)

Glibcをホストにインストールしてしまうと、ホストが利用不能になります。$SYSROOTが適切に設定されていることを確認した上で、インストールは必ず一般ユーザであることを確認してから実行してください。

以下コマンドによりGlibcをインストールします。

make DESTDIR=$SYSROOT install

GCC 2回目

標準Cライブラリ（Glibc）がインストールできましたので、完全版のGCCをビルドしていきます。

cd gcc-15.2.0
mkdir build2
cd build2
../configure                   \
    --target=$TARGET           \
    --prefix=$PREFIX           \
    --with-sysroot=$SYSROOT    \
    --enable-default-pie       \
    --enable-default-ssp       \
    --disable-nls              \
    --disable-multilib         \
    --disable-libatomic        \
    --disable-libgomp          \
    --disable-libquadmath      \
    --disable-libsanitizer     \
    --disable-libssp           \
    --disable-libvtv           \
    --enable-languages=c,c++   \
    LDFLAGS_FOR_TARGET=-L$PWD/$TARGET/libgcc
make -j$(nproc)
make install

以上でクロスコンパイラのビルドは完了です。

テスト

今回ビルドしたクロスコンパイラをテストしてみましょう。コンパイルしたプログラムを実行するために、QEMUを導入します。

sudo apt install qemu-user

C言語のコンパイルテスト

Hello Worldをビルドしてみます。

cat > test.c << "EOF"
#include <stdio.h>

int main(void)
{
	printf("Hello C World!!\n");
	return 0;
}
EOF
riscv64-unknown-linux-gnu-gcc -o test -static test.c

実行します。

$ qemu-riscv64 test
Hello C World!!

C++のコンパイルテスト

C言語と同様、Hello Worldをビルドしてみます。

cat > test.cpp << "EOF"
#include <iostream>

int main()
{
        std::cout << "Hello C++ World!!" << std::endl;
        return 0;
}
EOF
riscv64-unknown-linux-gnu-g++ -o test -static test.cpp

実行します。

$ qemu-riscv64 test
Hello C++ World!!

成功です。お疲れ様でした。

参考

本記事に示す手順は、Linux From Scratchの手順をRISC-V向けにアレンジしました。

また、以下記事を参考にしました。