没有标准库的裸机C++？

Question

像GCC和Clang这样的编译器允许在没有C++标准库的情况下编译C ++程序，例如使用-nostdlib命令行标志。 然而这些编译器常常失败，无法链接程序，例如：

<code>void f() noexcept { throw 42; }
int main() { f(); }
</code>

通常因为未定义的符号而无法链接，例如__cxa_allocate_exception、typeinfo for int、__cxa_throw、__gxx_personality_v0、__clang_call_terminate、__cxa_begin_catch、std::terminate()等。

即使是简单的

int main() {}

链接失败

ld: 警告: 找不到入口符号 _start；默認為0000000000400120

并且在执行时被操作系统杀死。使用-c标志，编译器仍会运行链接器，但以下错误会明显导致链接失败:

ld: mytest(.eh_frame)中的错误；将不会创建.eh_frame_hdr表。

是否有可能在不使用和链接到标准库的情况下编写和编译C++应用程序或库？如何在Linux上使用GCC或Clang编译代码？如果没有标准库，哪些核心语言特性将无法使用？

- jotik

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我认为你需要：libcrt（包含_start的C运行时库）和你可能需要异常库支持的libsupc++。 - Alexander Oh

你的编译器应该记录详细信息。你可能只需要链接一堆启动代码（例如crtn.o等）。对于异常，一些C++ ABI运行时库应该提供必要的功能（libcxxabi？）。 - Kerrek SB

"-c 链接" 是什么？-c 告诉GCC不要进行链接。 - interjay

我将这个问题标记为“过于宽泛”，因为答案取决于编译器（我们假设是GCC），ABI（我们假设是在具有glibc的x86 / x86_64 System V ABI系统上）以及您要实现的具体内容（我涵盖了一个小样本）。 [osdev.org]（http://wiki.osdev.org/）是我所知道的关于这个主题最全面的资源。 - user6339982

Answer 1

你基本上可以在osdev.org找到所有问题的答案，但我还是会简要概述一下。

当你使用GCC的-nostdlib选项时，相当于说“没有启动或库文件”。这包括：

• crti.o、crtbegin.o、crtend.o和crtn.o。通常内核开发人员只需要实现crti.o和crtend.o，并通过向链接器传递-print-file-name=参数让GCC提供crtbegin.o和crtend.o。通常这些只是由.init和.fini构成的存根，分别留出空间让GCC塞入crtbegin.o和crtend.o的内容。这些文件对于调用全局构造函数/析构函数是必需的。
• 你无法避免链接libgcc（“低级运行时库”，-lgcc），因为即使你传递了-nostdlib，GCC仍然会在你使用它的函数时发出调用，导致似乎没有原因的链接错误。即便你正在实现/移植一个C库也是如此。

你不一定需要libstdc++，但通常内核开发者会想要它。从头实现C++标准库是一项极其困难的任务，需要先移植C库再进行实现。(参考文档)

如果你只是想去除“标准库”，但保留libc（在Linux系统上），那么你基本上是在使用一个仅具有C库的C++。当然，这并没有什么问题，你可以按照自己的方式编程，但除非你打算开发内核，否则我看不出有什么意义。

必读:

OSDev的C++页面 - 如果你真的关心RTTI /异常支持，实现起来比听起来更麻烦。通常人们只是传递-fno-rtti 或 -fno-exceptions，然后以后再解决或完全不用担心它。(参考文档)

- user6339982

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如果你在计算闪存字节数，这也是必要的。这主要适用于微型微控制器。 - Alexander Oh

内核开发人员难道不关心crti.o和crtn.o，而不是crtend.o吗？ - penguin359

Answer 2

“标准”是一个误称。在这个上下文中，它不是指“由C++标准定义的库（函数、类等）”，而是指“gcc默认链接的常用库和对象（以特定格式编译的文件）”。其中一些对于大多数甚至所有程序都是必需的。

如果您使用此标志，则需要负责提供任何缺失的功能。有几种方法可以实现：

1.从默认集合中挑选出程序实际需要的库和对象。（这样做很少有意义，因为结果很可能与默认链接标志完全相同）；

2.提供缺失功能的自己的实现；

3.通过编译器标志明确禁用语言功能，您的程序不使用。我知道两个这样的功能：异常和运行时类型信息（RTTI）。这是必要的，因为即使这些功能没有在该模块中显式使用，编译器仍然需要生成与异常相关的代码和RTTI信息。

- n. m.