用VirtualBox建立Ubuntu虛擬機｜Ubuntu複製貼上文字｜設定C語言編譯環境｜交叉編譯教學

想要進入工程師的世界，首先要先學會架設自己的Build code環境，有了編譯環境，接下來就可以安心的撰寫你想要的C語言程式啦！

如果你不知道該從何下手，那不妨先照著本篇文章的步驟做，Violet一步一步教你並解釋每個步驟的意義，很快你就會得到一個能編譯C語言程式碼的虛擬基環境哦！

創建虛擬機（Virtual Machine, VM）

首先要設定虛擬機的規格，比如記憶體空間及作業系統型態等。

1. 下載及安裝VirtualBox
2. 開啟VirtualBox後，點選New來創建自己的虛擬機
3. 選擇文件系統（Type）及版本（Version）。因為要安裝的Ubuntu是linux作業系統眾多版本中的其中一種，因此type要選擇linux；版本則是選Ubuntu（64-bit）。

選擇文件系統及版本

4. 設定電腦執行此虛擬機時，所需的記憶體大小（RAM），設定完成後點選下一步。建議最少需要2GB（2048MB）

設定記憶體大小

5. 指定虛擬機的虛擬硬碟來源，可以選擇創建新的虛擬硬碟或是匯入已存在的虛擬硬碟檔。本篇文章要介紹的是，如何創建全新的虛擬機，因此選擇創建新的虛擬硬碟。

設定硬碟來源

6. 指定虛擬硬碟的型態，通常選擇VDI即可。

硬碟映像檔

7. 設定虛擬硬碟大小，這個大小代表你能在虛擬機裡面存放多少檔案，Build code通常需要較多的空間，因此至少給80G比較好。

在虛擬機上安裝Ubuntu作業系統

有了虛擬機之後，可以開始安裝Ubuntu作業系統了。這過程就如同你在電腦上灌Windows作業系統一樣。

1. 下載你所需的Ubuntu版本映像檔，以ubuntu-14.04.6為例，可點選此連結進到網站裡挑選，或點選ubuntu-14.04.6-desktop-amd64.iso直接下載。
2. 選擇Storage來掛載下載好的.iso檔。

掛載指定的Ubuntu映像檔

3. 虛擬機開機。

虛擬機開機

4. 選擇要安裝的Ubuntu映像檔。

選擇開機硬碟

5. 開始安裝Ubuntu-14.04.6。

安裝Ubuntu

6. 安裝前的準備，勾選後按下一步即可。

準備安裝Ubuntu

7. 選擇清除硬碟後安裝Ubuntu。

選擇安裝方式

8. 有一些類似補丁包的東西需要寫入，案繼續即可。

寫入補丁

9. 選擇所在地區。

選擇地區

10. 設定語言。

選擇語言

11. 設定虛擬機名稱及設定帳戶。

設定虛擬機登入帳戶

12. 設定完成後，接著等待安裝完畢。

等待安裝完成

設定Ubuntu與Windows之間的文字複製貼上

安裝好以下套件後，需要重新啟動虛擬機，就能複製windows的文字貼上了。

sudo apt-get install open-vm-tools-desktop

生成git server公用金鑰

要能順利到指定的Git server上下載源碼(source code)，需要在虛擬機上生成私鑰及公鑰，並將公鑰填到Git server上。

ssh-keygen

生成好後，找到id_rsa.pub檔案並開啟，將其內容複製貼上到Git server上，即可下載該Git server的source code到你的虛擬機上了。

路徑：~/.ssh/id_rsa.pub

設定Build code環境編譯C語言

安裝好Ubuntu後，終於進入Ubuntu系統啦！現在可以開始在Ubuntu中架設Build code環境，為了之後編譯C語言程式碼做準備。

1. 在Ubuntu中開啟Terminal，如同Windows中的命令提示字元（cmd）。

開啟terminal

2. 全新的Ubuntu環境中，需要先安裝一些基本常用的安裝包，這取決於你之後需要用到什麼。我們要先架設簡單的編譯.c檔環境，需要用到vi指令來開啟檔案、編輯檔案等，因此先安裝vi安裝包。

sudo apt-get update
sudo apt-get install vim

安裝vi指令

3. 接著先創建一個Build code的根目錄，我的根目錄叫做yolanda。並在此目錄下創建一個hello.c的檔案。

mkdir yolanda
cd yolanda
touch hello.c

4. 編輯hello.c檔，在檔案中寫一個能印​出Hello World的簡易function。

vi hello.c

5. hello.c檔的內容。

#include <stdio.h>
int main()
{
    printf("Hello World\n");
    return 0;
}

創建.c檔

6. 創建編譯檔案Makefile。

touch Makefile

7. 編輯Makefile檔，在檔案中寫一個能編譯hello.c檔的工作目標。

vi Makefile

8. Makefile內容，第一行的"hello:"寫法代表這是一個名叫hello的工作目標，第二行代表hello工作目標要執行的指令。
   注意，工作目標內所要執行的指令，開頭需要使用Tab鍵而非空格鍵，因此第二行的開頭要是Tab，此Makefile才能正確工作。

hello:
				gcc hello.c -o hello

創建Makefile

9. 創建檔案完成後，在根目錄下執行ls指令來確認檔案。

檢查檔案

10. 使用make hello指令來執行剛剛寫好的hello工作目標，接著執行ls，會發現根目錄下多了綠色的hello檔案，此檔案就是hello.c檔被編譯出來的執行檔了，只要執行這個綠色的執行檔，就能成功印出Hello World的字，而這正是我們在hello.c檔裡面所寫的函式。
    到這裡，編譯C語言程式碼的環境就真正設定完成囉！

make hello
ls
./hello

編譯.c檔

在本機及虛擬機之間傳輸檔案

開發過程中，常常會需要在本機與虛擬機之間傳輸檔案，這時候我們可以透過最簡單的方法，就是使用WinSCP當作橋梁，來完成本機與虛擬機之間的連線。接下來將會介紹如何設定WinSCP來傳輸檔案，當然還有很多方法可以傳輸檔案，有興趣可以自行研究。

Ubuntu端設定

1. Ubuntu傳輸檔案，最常用到的就是ssh的服務，因此我們先將Ubuntu這端的ssh設定好。

sudo apt-get install openssh-server  # 安裝ssh來實現遠端連線
vi /etc/ssh/sshd_config              # 視情況修改ssh的設定檔
/etc/init.d/ssh restart              # 修改完設定檔後，需要重新啟動ssh
sudo service ssh start               # 若ssh程序不存在，下指令將其開啟
ps -e | grep ssh                     # 檢查ssh是否被開啟成功

檢查ssh服務

2. 在本機端檢查虛擬機網卡的IP為192.168.56.1，並將其記下，等等會用到。
   從本機連線到虛擬機，所使用的IP就是這個。

檢查實體電腦的網卡狀態

3. 在Ubuntu下檢查網卡IP為10.0.2.15，並將其記下，等等會用到。
   此為虛擬機的IP。

Ubuntu網卡IP

4. 回到VirtualBox，點選虛擬機的網路設定，將網卡設定為NAT模式，並新增一個網卡轉發的規則。
   虛擬機IP為私有IP，無法直接連接網際網路，因此需要使用網路位址轉換（Network Address Translator，NAT）來實現連線。

設定虛擬機網路

5. 轉發的規則設定為，Host IP輸入剛才記下來的，在本機上看到的虛擬機網卡IP（192.168.56.1）；Guest IP則輸入在ubuntu下看到的網卡IP（10.0.2.15）。
   意即，將虛擬機的私有IP轉換為其他人能認得的公共IP，這樣就可以透過192.168.56.1來連線到虛擬機了。

設定虛擬機網路

本機端設定

1. 下載及安裝WinSCP軟體。
2. 執行WinSCP，並登入要連線的虛擬機，輸入虛擬機的IP及帳號密碼。

WinSCP輸入Ubuntu資訊

3. 能成功連線的話，就會出現以下畫面，選Yes即可。

WinSCP連線到Ubuntu

4. 連線成功的畫面，左邊是本機，右邊是虛擬機，可以看到剛才創建的hello.c及Makefile檔。

WinSCP建立連線成功

使用交叉編譯（cross-compiling）

開發過程中，可能會需要在不同的平台上來執行檔案，而不同的平台可能會用不同的CPU架構等等，這時候如果將在x86平台編譯出來的執行檔放到ARM架構上面執行，是會無法執行的，因此我們需要使用交叉編譯來解決跨平台的問題。

想要交叉編譯，首先要有該平台相對應的toolchain。我們以ARM平台的toolchain為例，如果你已經有toolchain了，可以照著下面的步驟繼續做。

1. 確認你的toolchain路徑，我的toolchain路徑為toolchains/iproc。

下載toolchain

2. 創建一個檔案來讓環境變數在當前的terminal中生效。

touch env.sh

3. env.sh內容

#!/usr/bin/env bash

export CROSS_COMPILE_PATH=toolchains/iproc​
export PSTH=$PATH:${CROSS_COMPILE_PATH}/bin
export CROSS_COMPILE=${CROSS_COMPILE_PATH}/bin/arm/linux-gcc

環境變數設定

4. 使環境變數生效

source liteon_env.sh

5. 輸入arm-linux，並且連按2次Tab鍵，若看到以下畫面，表示toolchain有被安裝成功。

arm-linux

環境變數生效

6. 修改前面創建過的Makefile來執行交叉編譯。

hello:
				${CROSS_COMPILE} ${PWD}/hello.c -o hello​

修改Makefile來執行交叉編譯

7. 執行make hello來編譯能跨平台的使用的hello執行檔，編譯出來之後，可以利用file指令來檢查檔案格式，確定編譯出來的執行檔是ARM平台可使用的檔案。

make hello
ls
file hello

交叉編譯hello.c

做到這邊，恭喜你已經擁有了自己的編譯環境，也學會了基本的Makefile編譯。

不過Makefile寫法博大精深，有太多太多東西可以介紹了，這邊就不多做說明了。

感謝您耐心閱讀~
本專題將會持續收錄Violet的職場筆記。
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