Rust嵌入式二进制文件大小

Question

我是 Rust 的新手，在与编译器和借用检查器进行了多次战斗后，我终于快要完成我的第一个项目。但现在我遇到的问题是二进制文件太大了，无法适应微控制器的闪存。

我正在使用带有 64K 闪存的 BluePill 上的 STM32F103C8。起初，我的代码可以适应微控制器，渐渐地我不得不启用优化等功能。现在我使用以下方式进行编译：

[profile.dev]
codegen-units = 1
debug = 0
lto = true
opt-level = "z"

我能够适应二进制文件，但是opt-level = "s"会生成一个过大的二进制文件。我遇到的错误是：rust-lld: error: section '.rodata' will not fit in region 'FLASH': overflowed by 606 bytes

由于我的代码不到1000行，而且依赖关系也不算特别复杂，所以这看起来有些奇怪。

有一些网站类似于这样的，介绍了一些最小化二进制文件的方法。由于这些方法并不是为嵌入式设备设计的，因此大多数最小化方法已经被采用了。

我该如何最小化二进制文件大小，同时仍然能够进行调试？

我使用的依赖项是：

[dependencies]
cortex-m = "*"
panic-halt = "*"
embedded-hal = "*"

[dependencies.cortex-m-rtfm]
version = "0.4.3"
features = ["timer-queue"]

[dependencies.stm32f1]
version = "*"
features = ["stm32f103", "rt"]

[dependencies.stm32f1xx-hal]
version = "0.4.0"
features = ["stm32f103", "rt"]

我注意到一个问题，可能存在的问题是会以不同版本多次编译某些子依赖项。

memory.x文件内部：

MEMORY
{
  FLASH : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K
  RAM : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}

Rustc版本rustc 1.37.0 (eae3437df 2019-08-13)

编辑

Rust的panic行为是abort。

该代码可在以下网址查看：https://github.com/DarkPhoeniz/rc-switcher-rust

- l4z6_z

---

.rodata 表示您有太多/太大的常量，不一定是代码本身太大。但似乎 .rodata 和 .text 共享相同的段 FLASH，因此两者都可能是罪魁祸首。 - Lundin

如果1000行Rust代码会生成64kib的代码，那么显而易见的解决方案就是不使用Rust... - Lundin

我目前只创建了5个大小为27的u8数组。虽然我不知道依赖项中使用了哪些常量... arm-none-eabi-size 的结果是 text data bss dec hex 7424 332 112 7868 1ebc - l4z6_z

我对Rust的了解非常有限，但你应该尝试让链接器生成一个“映射”文件。它将包含所有代码和变量在内存中的位置列表。从那里，你也许能够找出是否有什么异常之处。也许你链接了大量的软件浮点库之类的东西。如果我没记错，STM32F103是Cortex M3，所以它没有FPU。 - Lundin

为什么要使用宏来生成访问3个不同串口的近乎相同的3个模块？这将会生成三倍的代码。 - harmic

因为我对Rust还很陌生，无法使用泛型来复制所需的包装器。此外，我在我的LOC信息中三次计算了宏。 - l4z6_z

Answer 1

我遇到了类似的问题，可能能帮你解决输出二进制文件大小的问题。

你已经发现了其中之一：opt-level = "z"。 s和z之间的区别在于代码内联约束-即编译器认为不值得进行内联的函数大小。 z将其设置为25，s为75。根据您正在构建的内容，这可能或可能不是二进制文件大小的显著减小（主要影响.rodata和.text）。

另一个可以调整的内容是有关您的代码中panic的行为。如果我记得正确，stm32目标支持dev配置文件中启用unwind或abort，如您所理解的那样，在堆栈展开时需要大量代码大小成本。因此，在您的cargo文件中设置panic="abort"可以进一步减少二进制文件大小。

除此之外，需要手动调整，并且像cargo-binutils这样的工具可能极为有用。 根据您的使用情况，可能会有仅偶尔需要的遗留Debug实现，这绝对是您可以处理的内容。

- Sébastien Renauld

---

恐慌行为被设置为中止。 当我没有进行优化编译（并将FLASH设置得更大，以便链接器成功）时，“cargo size”会输出一个“0x13d2e”的“.text”大小。由于我只有“0x10000”，所以即使在任何“.debug*”部分开始之前，这已经太大了。但是，如果没有调试，则“.text”的大小仅为“0x10c3e”。 如果我分析链接器的nm和map文件的输出，我不会发现我不希望的函数调用，尽管使用的HAL存在一些大的调用。也许HAL的依赖关系比预期的要大得多... - l4z6_z

我有疑问。你能把整个项目放到某个地方让我好好看看吗？听起来你在做一些奇怪的事情，但仅凭你提供的信息我无法确定。 - Sébastien Renauld

Answer 2

以下是缩小二进制文件的几个通用技巧：

首先，使用cargo-bloat工具可以帮助你确定二进制文件中占用空间的部分，然后你可以根据结果做出决策来修改代码以缩小二进制文件大小。

其次，我曾经成功地通过配置编译器优化所有依赖项，但保留顶层包以便更容易进行调试。你可以在Cargo.toml中添加以下内容来实现：

# Optimize all dependencies
[profile.dev.package."*"]
opt-level = "z"

如果您想调试特定的依赖项（例如：cortex-m-rt），您可以按如下方式使其未优化：

# Don't optimize the `cortex-m-rt` crate
[profile.dev.package.cortex-m-rt]
opt-level = 0

# Optimize all the other dependencies
[profile.dev.package."*"]
opt-level = "z"

- effect

---

我克隆了你的代码库，通过在依赖项上使用opt-level="z"，我成功地让二进制文件适应了空间。运行"cargo bloat"显示你有数百个大小为20-100字节的小方法，不确定是什么生成了这些方法，但这似乎是缩小二进制文件大小的关键所在。 - effect

谢谢你的回答！这是我第一个使用Rust的项目。在我无法解决这个问题后，我将其保留，并使用它进行了非硬件项目。所以现在有了更多的经验，我正在重新编写整个项目。我们将看到是否会再次遇到相同的问题。但无论如何，这些提示很不错！ - l4z6_z