为什么嵌入式平台上无法正确实施Vtables？

Question

我正在为一款嵌入式系统（特别是PSoC 5，使用PSoC Creator）开发代码，并使用C++编写。

虽然我已经克服了使用C ++的大部分障碍，首先是使用编译器标志-x c ++进行编译，定义new和delete运算符，并确保使用编译器标志-fno-exception不会抛出异常。然而，当涉及到使用虚函数时，我遇到了困境。

如果我尝试声明一个虚函数，编译器会给出错误信息undefined reference to "vtable for __cxxabiv1::__class_type_info"。唯一的解决方法是使用编译器标志-fno-rtti，这可以避免错误并使其成功编译。然而，如果我这样做，运行重载虚函数时嵌入式程序会崩溃，我认为这是因为vtable不存在。

我不明白为什么不能在嵌入式平台上使用虚函数，因为它只是成员对象之前或之后的内存中的额外空间（具体取决于编译器）。

我尝试使用虚函数的原因是因为我想在C++中使用FreeRTOS，其他人通过使用虚函数来实现了这一点（请参见http://www.freertos.org/FreeRTOS_Support_Forum_Archive/July_2010/freertos_Is_it_possible_create_freertos_task_in_c_3778071.html进行讨论，以及https://github.com/yuriykulikov/Event-driven_Framework_for_Embedded_Systems提供了一个编写良好的嵌入式C++ FreeRTOS框架）。

- gbmhunter

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你确定这是由于编译到嵌入式平台引起的吗？你尝试在标准平台上编译相关代码部分了吗？ - jogojapan

PSoC IDE 在构建过程中运行链接器脚本。我已经包含了标志“-lstdc++”，以确保它链接到标准的 C++ 库。 - gbmhunter

我的直觉是问题出在我使用的编译顺序是为嵌入式平台设计的，而且代码是用C语言编写的，我可能缺少一个编译器标志或类似的东西，以便让GCC正确地使用G++。不，我还没有尝试在标准平台上进行编译。 - gbmhunter

不是直接的，但我想到的一个想法是，也许通过使用虚函数，你可以隐式地调用 dynamic_cast？ - gbmhunter

我认为那样做不行。你可能在做一些棘手的事情，但是并不知道。你尝试过一个非常简单的例子吗？考虑这个片段。在我的托管平台上，这对我有效。在你的嵌入式平台上有效吗？ - jxh

Answer 1

错误信息中提到的类名 __cxxabiv1，表明您没有为平台链接正确的 C++ 运行时。我不了解 PSoC，但在更“正常”的平台上，如果在链接时使用了 gcc（或clang）命令而不是 g++（或clang++），或者在手动模糊情况下使用了 -lc++ 而没有使用 -stdlib=libc++ 或 -lstdc++ 而没有使用 -stdlib=libstdc++，则可能会发生此类错误。

使用 -v 选项检查链接器命令行，并尝试找出它正在拉取哪个 C++ 运行时库。它可能被命名为 libcxxabi 或 libcxxrt。

这位网友提供了逐步编译 PSoC Creator 中的 C++ 的说明；但他从未弄清楚如何链接 C++ 运行时库，因此他所有的提示都是关注如何从您的代码中移除 C++ 特性（-fno-rtti、-fno-exceptions 等）。我同意，在线上似乎没有任何有关如何实际使用 C++ 与 PSoC 的信息。

对于这个特定的错误，您可以尝试自己定义缺失的符号：

// file "fix-link-errors.cpp"
namespace __cxxabiv1 {
    class __class_type_info {
        virtual void dummy();
    };
    void __class_type_info::dummy() { }  // causes the vtable to get created here
};

许多链接器能够通过命令行选项（如-C或--defsym）将未定义符号定义为0x0。但这不仅是一个坏主意，而且也不方便，因为你必须弄清楚虚表对象的实际（重载）名称，而链接器没有告诉你。 （在GCC中，它可能类似于__ZTVN10__cxxabiv117__class_type_infoE。）

如果程序尝试使用虚表做任何事情，任何一种“解决方案”都会导致可怕的崩溃。但如果你只关心让链接器安静下来，并且知道程序永远不会使用RTTI，则可以使用-fno-rtti在整个项目中进行一致。

当你使用-fno-rtti时，具体会发生什么问题？

- Quuxplusone