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Lephenixnoir
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Posté le 31/05/2014 17:02

[Tutoriel] Compiler sous Linux avec un cross-compilateur gcc :

Qui dit Linux implique son puissant compilateur gcc, et de nombreux outils permettant de développer plus librement, plus efficacement. Ce tutoriel présente la compilation de gcc et de sa suite pour l'architecture de la calculatrice.

Note aux utilisateurs d'Arch Linux : il y a des paquets sh3eb-elf-{binutils,gcc} sur l'AUR.

Ouvrez un terminal (je suppose que vous savez faire les opérations de base avec), et faites attention à ne pas le fermer par erreur, ça pourrait gêner. Accrochez-vous bien !

Sommaire

1. Installation des dépendances
2. Choix de votre architecture cible
3. Préparation de l'environnement de compilation

4. Compilation de binutils
5. Compilation de gcc et de libgcc
6. Compilation de newlib (experts)

7. Installation du g1a-wrapper
8. Choisir un environnement de développement



1. Installation des dépendances

Dans ce tutoriel, on va compiler plusieurs programmes : d'abord binutils, une suite qui gère l'assembleur, l'édition des liens, les fichiers exécutables et tout ce qui n'est pas du C ; le compilateur gcc qui compile le code C en assembleur ; et peut-être même newlib, une bibliothèque standard qui fournit les fonctions fondamentales du C.

Le gcc qui compile vers la calculatrice produit du code en assembleur SuperH, ce n'est pas celui de votre système qui compile probablement en assembleur x86_64. Vous devez faire attention à ne pas confondre les deux !

À l'heure où j'écris cette version du tutoriel (20.08.2018), les dernières versions disponibles sont binutils-2.31.1 et gcc-8.2.0. N'hésitez pas à prendre des versions plus récentes, mais prenez-les proches dans le temps. La communauté d'OSDev (qui compile gcc à tours de bras) a un tableau où elle indique les combinaisons qui ont marché. Si vous en réusissez une nouvelle, allez leur dire.

La manipulation peut échouer à cause d'erreurs de compilation imprévisibles et que vous ne saurez souvent pas résoudre ; en général soit il vous manque des dépendances soit vous êtes tombé sur des versions qui ne veulent pas marcher chez vous, vous pouvez alors essayer avec d'autres.

Téléchargement de binutils
Téléchargement de gcc
Compilations réussies par la communauté d'OSDev

Bien sûr gcc est un logiciel complexe qui s'appuie sur différentes bibliothèques pour faire son boulot : il y a donc un certain nombre de dépendances à installer. Les noms de paquets ci-dessous sont pour Debian et ses dérivés (Ubuntu, Mint, ElementaryOS...), à utiliser avec apt. Si vous avez une autre distribution vous saurez vous débrouiller.

mpfr  (libmpfr-dev)  : flottants à précision variable
mpc   (libmpc-dev)   : complexes à précision variable
gmp   (libgmp-dev)   : arithmétique à multi-précision
png   (libpng-dev)   : manipulation d'images
ppl   (libppl-dev)   : polyèdres Parma (optimisation magique)
flex  (flex)         : générateur d'analyseurs lexicaux
g++   (g++)          : compilateur C++
git   (git)          : gestionnaire de versions



2. Choix de votre architecture cible

Les processeurs de nos calculatrices font partie de la lignée des SuperH, et vous savez peut-être qu'il y en a deux versions : les vieilles machines ont du SH-3, les plus récentes du SH-4A. Votre compilateur compilera pour une seule de ces deux architectures, il faut donc choisir.

Si vous envisagez de programmer sur des calculatrices monochromes, vous devez choisir SH3 pour supporter les modèles un peu anciens. Le code SH3 est compatible SH4 donc vous pourrez lancer vos add-ins partout. Dans ce cas, l'architecture à utiliser est "sh3eb-elf". Tapez la commande suivante dans votre terminal :

% export TARGET="sh3eb-elf"

Si vous êtes certain de n'utiliser qu'une Graph 90+E ou que vous êtes expert en assembleur et que vous voulez explorer les possibilités des SH4, vous pouvez cibler directement les SH4. Dans ce cas, l'architecture s'appelle "sh4eb-nofpu-elf" :

% export TARGET="sh4eb-nofpu-elf"




3. Préparation de l'environnement de compilation

Choisissez maintenant un dossier de votre répertoire personnel pour tout compiler. Le compilateur sera installé là, et pas dans les dossiers système, pour éviter d'interférer avec le gestionnaire de paquets et l'utilisation de droits root. Pour moi, ce sera dans $HOME/opt avec le numéro de version dans le nom, mais vous pouvez choisir $HOME/Documents/Casio/gcc si ça vous plaît (ça ne changera rien à la suite).

% export PREFIX="$HOME/opt/sh3eb-elf-2.31.1-8.2.0"
% mkdir -p $PREFIX
% cd $PREFIX

Ensuite, extrayez le contenu des archives que vous avez téléchargées dans ce dossier, et créez deux répertoires build-binutils et build-gcc. Si par exemple les archives sont au format .tar.xz dans le dossier que vous venez de choisir, vous pouvez les extraire avec tar. Pour créer les sous-dossier, mkdir comme d'habitude.

% tar -xJf binutils-2.31.1.tar.xz
% tar -xJf gcc-8.2.0.tar.xz
% mkdir build-binutils build-gcc

Après cela, votre dossier doit ressembler à quelque chose comme ça quand vous exécutez la commande "tree -L 1" :

% tree -L 1
.
├── binutils-2.31.1
├── binutils-2.31.1.tar.xz
├── build-binutils
├── build-gcc
├── gcc-8.2.0
└── gcc-8.2.0.tar.xz

Le compilateur et tous les outils de sa suite vont arriver dans un sous-dossier bin. Pour pouvoir les utiliser sur la ligne de commande, vous devez les ajouter au PATH. Utilisez la commande ci-dessous. Pour que la configuration soit permanente, ajoutez la commande dans votre fichier $HOME/.profile (en remplaçant $PREFIX par sa valeur), sinon ça disparaîtra en fermant le terminal !

% export PATH="$PATH:$PREFIX/bin"



4. Compilation de binutils

La compilation de binutils est très classique : conigure, make, make install. Notez (ça marche jusqu'à la fin du tutoriel) que make possède une option -j pour compiler avec plusieurs processus en même temps, pour aller plus vite. Utilisez toujours -j suivi d'un nombre, typiquement votre nombre de coeurs. Pour moi, 2.

Choisir le bon nombre de threads pour -j (pour information)

% cd build-binutils
% ../binutils-2.31.1/configure --prefix=$PREFIX --target=$TARGET --disable-nls

(experts) La liste complète des options de compilation est donnée par configure --help, en voici quelques-unes suscesptibles de vous intéresser :

--disable-nls pour forcer les diagnostics en anglais
--disable-werror pour couper l'option -Werror
--enable-libssp pour compiler libssp (protection de pile)
--enable-lto pour activer le support des optimisations au linkage (puissant)

Une fois que tout est configuré, il n'y a plus qu'à compiler et à installer. Normalement ça va assez vite, comptez quelques minutes. Si vous avez une erreur de compilation, vérifiez les dépendances et les en-têtes possiblement manquants. Sinon, changez de version de binutils et éventuellement de gcc.

% make -j2
% make install

Les exécutables de binutils ont dû apparaître dans $PREFIX/bin. Essayez $PREFIX/bin/$TARGET-as --version pour vérifier que ça marche !



5. Compilation de gcc et de libgcc

Maintenant, on recommence pareil, mais cette fois on compile un morceau beaucoup plus gros : gcc. L'option --enable-languages vous permet de choisir les langages que vous voulez pouvoir compiler, notamment C, C++, Ada, Go ou Fortran. Attention au temps de compilation qui va vite monter !

cd $PREFIX/build-gcc
% ../gcc-8.2.0/configure --prefix=$PREFIX --target=$TARGET --enable-languages=c,c++ --without-headers --with-newlib --disable-nls

(experts) Les options --disable-werror, --enable-libssp et --enable-lto doivent être passées ici si vous les avez passées à binutils.

Et c'est parti pour compiler ! Comptez entre 10 et 30 minutes (pour c,c++) selon la puissance de votre ordinateur, 5 à 6 heures sur un vieux Raspberry Pi !

% make -j2 all-gcc
% make install-gcc

« Tout le code compilé avec gcc doit être linké avec libgcc », c'est une règle à laquelle on ne déroge pas ! Vous devez donc compiler libgcc, ce qui se passe très vite et sans accroc.

% make all-target-libgcc
% make install-target-libgcc



6. Compilation de newlib (experts)

Memallox vient de lancer un port de newlib (en anglais) pour supporter une libc avec gcc. Pour l'instant c'est au stade expérimental ; vous pouvez sauter cette section jusqu'à ce que ce soit bien étudié.

Clônez le dépôt de Memallox dans le répertoire de travail ou créez un lien symbolique. Ensuite, configurez de la même façon :

% git clone https://git.planet-casio.com/Memallox/libc
% mkdir build-newlib
% cd build-newlib
% ../libc/configure --prefix=$PREFIX --target=$TARGET --enable-target-optspace
% make -j2
% make install

Là aussi les options de configuration --enable-libssp et --enable-lto peuvent vous intéresser. Ensuite, recompilez gcc (avec les mêmes options, en particulier --without-headers et --with-newlib) :

% cd build-gcc
% ../gcc-8.2.0/configure --prefix=$PREFIX --target=$TARGET --enable-languages=c,c++ --without-headers --with-newlib --disable-nls
% make -j2 all-gcc
% make install-gcc
% make all-target-libgcc
% make install-target-libgcc

Je ne sais pas s'il est nécessaire de recompiler libgcc mais ça ne coûte rien !



7. Installation du g1a-wrapper

Votre binutils pour l'architecture sh3eb-elf produit des fichiers au format... ELF. Il y a encore un peu de travail à faire avant d'obtenir un g1a. Le g1a-wrapper est un petit programme qui va nous y aider. Clônez-le depuis un dépôt git et installez-le dans le dossier des binaires du compilateur.

% cd $PREFIX
% git clone "https://Lephenixnoir""@""bitbucket.org/Lephenixnoir/add-in-wrapper.git"
% cd add-in-wrapper
% make
% cp build/g1a-wrapper $PREFIX/bin

Vous avez maintenant terminé le tutoriel d'installation de GCC ! La dernière section est là pour vous aider à écrire des programmes.



8. Choisir un environnement de développement

Maintenant que vous avez le compilateur, vous pouvez écrire des add-ins ! Enfin... presque. Il vous manque encore de quoi écrire à l'écran, surveiller le clavier, et convertir vos images.

Pour ça, vous avez (à l'heure où j'écris cette version du tutoriel), deux choix : utiliser fxlib porté pour gcc, ou bien utiliser gint.

Jusqu'ici le tutoriel pour développer des add-ins avec fxlib était sur cette page, mais je vais le déplacer dans un topic à part. Je l'ai temporairement laissé dans le spoiler ci-dessous.

Tutoriels d'utilisation de gint

Ancien tutoriel d'utilisation de fxlib
Cliquez pour recouvrir

Étape 7 : Commandement central (environnement de projet)

On va créer un modèle de projet que vous pourrez réutiliser. Tout ça se passe en-dehors de la compilation de gcc, je vous conseille donc de changer de dossier. ~/my-awesome-project pourrait être sympa. Dans tous les cas, vous pouvez fermer le terminal pour l'instant. Si vous avez de l'expérience dans la programmation C, je ne vais pas vous apprendre à organiser un projet... il vous faudra juste quelques fichiers donnés plus bas.

Voilà par exemple comment on pourrait organiser un projet:
- un dossier include contenant les 6 headers de fxlib (dispbios.h, endian.h, filebios.h, fxlib.h, keybios.h, timer.h)
- la bibliothèque libfx.a
- les fichiers addin.ld et crt0.s
- une icône, par exemple icon.bmp
- les sources (dans un dossier src par exemple)

Le code de base est un peu plus simple qu'avec le SDK (toutes les choses bourrines ayant été mises dans crt0.s) :[/justify]
#include <fxlib.h>

int main(void)
{
    unsigned int key;
    locate(1, 1);
    Print((unsigned char *)"gcc add-in");
    while(1) GetKey(&key);
    return 1;
}

Tous ces fichiers sont prêts à utiliser dans l'archive suivante.
Télécharger le projet d'exemple

Voilà sans plus attendre la commande à utiliser pour compiler ce nouveau projet. Y'a plein d'options, mais rien de bien méchant, vous allez voir...

$ sh3eb-elf-gcc -m3 -mb -mrenesas -ffreestanding -nostdlib -T addin.ld crt0.s addin.c -o addin.elf -I include -lgcc -L . -lfx -O2

- Les options -m3 et -mb indiquent qu'on veut du code pour SH3 (même si on utilise déjà le sh3eb-elf, il y a plusieurs variantes) utilisant le big-endian (cela concerne l'ordre des octets en mémoire dans des variables de plusieurs octets)
- L'option -mrenesas demande à GCC de produire du code compatible avec fxlib
- L'option -ffreestanding signale que le programme compilé tient « tout seul », sans s'appuyer sur un système d'exploitation (gcc fournit alors deux-trois choses en plus)
- L'option -I include indique que certains de nos fichiers d'en-tête sont dans le dossier include
- L'option -nostdlib indique que l'on n'a pas de bibliothèque standard (elle est dans fxlib)
- L'option -O2 active l'optimisation du code (facultatif, mais utile)

Ça c'est les options de compilation proprement dites. Ici, on compile tout d'un coup et on effectue l'édition des liens (génération du fichier exécutable) dans la foulée, donc les options se mélangent. Si vous avez un gros projet, vous allez compiler les fichiers un par un avec -c et tout linker ensuite. Les options que j'ai citées pour l'instant sont celles qu'on utilisera à la compilation. Les options suivantes sont spécifiques au linkage :

- L'option -T addin.ld indique au compilateur que les règles qu'on l'on veut voir respecter lors de l'édition des liens sont dans le fichier addin.ld
- Les options -L . et -lfx indiquent qu'on veut utiliser fxlib, et que le fichier libfx.a se trouve dans le dossier courant
- L'option -lgcc spécifie l'utilisation de libgcc (il faut toujours utiliser libgcc !)
- Bien sûr, -o addin.elf indique le nom du fichier de sortie

Notez que le fichier crt0.s est un autre fichier source qui contient du code indispensable. Pensez à le compiler aussi, ici en même temps que le programme addin.c. Le fichier de sortie est au format ELF (le format classique sous Linux), ce qu'on avait prévu en compilant un gcc pour l'architecture sh3eb-elf.

Étape 8 : Réseaux de communication (génération du g1a)

Le format ELF a plein d'avantages, mais on ne veut que du binaire pur. Pour cela, on va utiliser un programme de binutils, objcopy, qui va nous permettre de changer le format. En deux mots, supprimer l'ELF et ne garder que le binaire pur (ce qui est dit par -O binary). On supprime aussi deux-trois sections au passage (.comment et .bss), n'oubliez pas de le faire sinon vous aurez un fichier énormissime en sortie.

$ sh3eb-elf-objcopy -R .comment -R .bss -O binary addin.elf addin.bin

On n'a plus maintenant qu'à ajouter les informations de l'application add-in pour obtenir un fichier g1a. C'est le boulot du g1a-wrapper. Il y a des options pour pas mal de champs (que vous pouvez obtenir en exécutant g1a-wrapper --help), mais faisons simple et mettons juste une icône :

$ g1a-wrapper addin.bin -o addin.g1a -i icon.bmp


Terminé ! Vous n'avez plus qu'à transférer votre nouvel add-in... pour ça, seul un bon vieux terminal et des programmes en ligne de commande sont désormais dignes de vous. On en a quelques-uns :
- Le grand P7 de Cakeisalie5
- CasioUsb de Nessotrin


Merci d'avoir suivi ce tuto ! N'hésitez pas à laisser vos impressions, idées d'amélioration, messages de réussite ou même messages d'erreur dans les commentaires !

Fichier joint



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Dark storm
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Citer : Posté le 31/05/2014 17:04 | #
Good
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Finir est souvent bien plus difficile que commencer. — Jack Beauregard
Páranÿe quetë Quendya
-florian66-
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Ancien rédacteur
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Message
Citer : Posté le 31/05/2014 17:05 | #
oui nice même si j'ai pas de Linux
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In Arch, I trust ! And you ?
Totoyo
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Message
Citer : Posté le 31/05/2014 17:34 | #
Un tutoriel de qualité en vue, capitaine !
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Nemhardy
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Grand maître des Traits d'Esprit
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Message
Citer : Posté le 31/05/2014 18:46 | #
Bravo, c'est clair et complet, bon début !
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Ils n'osent pas s'avouer que c'est à cause de rien du tout…
Lephenixnoir
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Message
Citer : Posté le 31/05/2014 18:51 | #
Merci.
Je continue à l'occasion. Quand, je ne sais pas, mais ce qui est sûr c'est que je le ferai et pas dans trois mois.

Ajouté le 31/05/2014 à 22:38 :
Ajouté la compilation de binutils.
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Rise.
Intelligide
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Défis: 5
Message
Citer : Posté le 04/06/2014 15:57 | #
un [Tutoriel] Compiler sous Windows avec un cross-compilateur gcc: est prévu?
Lephenixnoir
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Points: 12512
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Message
Citer : Posté le 04/06/2014 17:16 | #
Certainement pas de moi.
Je suis désolé pour ceux qui en auraient profité, mais je suis simplement incompétent sous Windows.
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Rise.
Drac0300
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Message
Citer : Posté le 04/06/2014 18:39 | #
Sous M$ windows, il y a toujours kpit (mais je ne sais pas m'en servir...)
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Dans Z/1Z, 42==666
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Eiyeron
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Défis: 57
Message
Citer : Posté le 04/06/2014 18:49 | #
Je crois que j'ai une manière qui fonctionnerait sur Cygwin. Faut que je tente le coup.
Lephenixnoir
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Message
Citer : Posté le 08/06/2014 10:51 | #
J'ai bien avancé, presque terminé le tuto.
Je vais essayer de le boucler dans la journée.
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Rise.
Drac0300
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Points: 839
Défis: 39
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 11:12 | #
Juste un truc : (je me suis fait chier à aller voir dans le man), les options m3 et mb servent respectivement à spécifier au compilo qu'on veut un code pour sh3 en big-endian
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Dans Z/1Z, 42==666
Coïncidence ? Je ne pense pas.
Lephenixnoir
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Défis: 136
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 11:19 | #
Ok, merci beaucoup.
Je corrige.
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Rise.
Nemhardy
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Grand maître des Traits d'Esprit
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Message
Citer : Posté le 08/06/2014 11:22 | #
Ça prend forme, super ! 8)

En revanche, tu peux peut-être intégrer la manip pour définir le chemin de gcc dans PATH de manière permanente plus tôt je pense, du style dans "Environnement de compilation" par exemple :). À moins que tu ne préfères faire une "annexe" à la fin.

Ensuite, je ne suis pas sûr qu'on ait beaucoup le droit de distribuer le fxlib.a comme ça :-/. La manip est un peu bordélique, mais je m'en souviens encore à peu près si tu veux. Ça reste un détail, mais bon !
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Ils n'osent pas s'avouer que c'est à cause de rien du tout…
Lephenixnoir
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Message
Citer : Posté le 08/06/2014 11:25 | #
Bon, je n'ai pas cherché en profondeur dans le man (le mien fait plus de 13000 lignes ), mais est-ce que ça veut dire que l'on pourra compiler du code nativement SH4 ?

Ajouté le 08/06/2014 à 11:26 :
@Nemhardy
Oui, j'ai oublié de mettre la modification de .bashrc dans l'étape 7.
Je crois qu'il s'agissait juste d'un renommage, je réessaierai pour voir.
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Rise.
Eiyeron
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Ancien modérateur
Points: 5513
Défis: 57
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 12:51 | #
Eiyeron a écrit :
Je crois que j'ai une manière qui fonctionnerait sur Cygwin. Faut que je tente le coup.


Je vaistrucider celui qui a eu l'idée de ct-ng. Ça me prend littéralement des heures pour arriver à une erreur à la noix du genre "je reconnais pas la version de make LOL"
-florian66-
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Points: 2293
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Message
Citer : Posté le 08/06/2014 12:52 | #
ça sert à quoi le cross-compilateur ?
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In Arch, I trust ! And you ?
Nemhardy
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Grand maître des Traits d'Esprit
Points: 1222
Défis: 54
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 13:06 | #
Si tu veux Eiyeron, je regarderai ce soir si il y a moyen de récupérer les binaires du PrizmSDK (Je pense que oui perso) ;).

Et pour Florian66, le cross compilateur te permet de compiler des programmes destinés à être exécutés sur une certaine architecture (ici SuperH) à partir d'une machine basée sur un autre architecture (ton PC en l'occurrence, donc du x86 je suppose). En gros c'est : faire des addins sans utiliser le SDK de Casio.
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Ils n'osent pas s'avouer que c'est à cause de rien du tout…
Cartix
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Points: 2748
Défis: 98
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 13:24 | #
Vous pensez que l'on pourrait compiler sur Android ?
----------------------------------
-florian66-
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Ancien rédacteur
Points: 2293
Défis: 19
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 13:27 | #
Ah ok merci nem'
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In Arch, I trust ! And you ?
Lephenixnoir
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Points: 12512
Défis: 136
Message
Citer : Posté le 08/06/2014 13:37 | #
Compiler sur Android ? À moins que l'on puisse compiler gcc sur Android, je ne vois pas trop comment...

Ajouté le 08/06/2014 à 14:01 :
Tutoriel terminé !
----------------------------------
Rise.

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