为什么我在 __libc_init_array 中有未定义的 _init 引用？

Question

我正在尝试使用 Yagarto 和 Eclipse 为 ARM 微控制器平台构建一个简单的项目。在我的启动代码中，我有这个（我认为这是相当标准且无趣的）：

void Reset_Handler(void)
{
  /* Initialize data and bss */
  __Init_Data();

  /* Call CTORS of static objects */
  __libc_init_array();

  /* Call the application's entry point.*/
  main();

  while(1) { ; }
}

除非我注释掉对__libc_init_array() 的调用，否则我会从链接器收到以下错误：

arm-none-eabi-g++ -nostartfiles -mthumb -mcpu=cortex-m4 -TC:/Users/mark/workspace/stm32_cpp_test/STM32F40x_1024k_192k_flash.ld -gc-sections -Wl,-Map=test_rom.map,--cref,--no-warn-mismatch -o stm32_cpp_test "system\\syscalls.o" "system\\startup_stm32f4xx.o" "system\\mini_cpp.o" "system\\cmsis\\system_stm32f4xx.o" main.o 
d:/utils/yagarto/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/4.7.2/../../../../arm-none-eabi/lib/thumb/v7m\libg.a(lib_a-init.o): In function `__libc_init_array':
C:\msys\1.0\home\yagarto\newlib-build\arm-none-eabi\thumb\v7m\newlib\libc\misc/../../../../../../../newlib-1.20.0/newlib/libc/misc/init.c:37: undefined reference to `_init'
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

为什么会出现这个“未定义的引用”错误？我错过了什么？我认为我缺少一些链接器标志，但我终生无法弄清楚是什么。

Answer 1

老问题，但我遇到了类似的问题，解决方案正如 Marco van de Voort 指出的那样，如果您要使用 __libc_init_array，您应该省略 -nostartfiles 链接器选项，以包含正常的 libc 初始化函数.重复答案。

其次，我建议在与 gcc-arm 链接时包含 --specs=nano.specs 标志（我相信 yargarto 是一个 fork 甚至只是 gcc-arm 的预编译），因为它可以减少 libc 等代码的消耗。

Answer 2

我不是专家，但是：

可能 _init（正常的运行时入口点）引用了执行 ctor 和 dtor 表的代码。

您使用-nostartfiles 以避免标准启动，并且可能整个启动代码都被--gc-sections 消除了。显式调用再次添加引用。

如果省略 --gc-sections 不能解决问题，也可能是您的（嵌入式）链接描述文件中缺少 keep() 语句，该语句始终保留入口代码，或者您自己的启动代码 (startup_*) 应该引用它

Answer 3

stdlib 中的 __libc_init_array 函数负责调用注册到 preinit_array 和 init_array 的所有初始化程序或 C++ 构造函数。在 preinit 和 init 之间，它调用了一个 extern _init 函数。代码看起来很简单：

#include <sys/types.h>

/* These magic symbols are provided by the linker.  */
extern void (*__preinit_array_start []) (void) __attribute__((weak));
extern void (*__preinit_array_end []) (void) __attribute__((weak));
extern void (*__init_array_start []) (void) __attribute__((weak));
extern void (*__init_array_end []) (void) __attribute__((weak));

extern void _init (void);

void __libc_init_array (void)
{
  size_t count;
  size_t i;

  count = __preinit_array_end - __preinit_array_start;
  for (i = 0; i < count; i++)
    __preinit_array_start[i] ();

  _init ();

  count = __init_array_end - __init_array_start;
  for (i = 0; i < count; i++)
    __init_array_start[i] ();
}

另见：understanding the __libc_init_array。

如果实现了自定义启动代码，则需要通过链接到 'init.o' 或通过实现类似于上面的代码 sn-p 的东西来执行此初始化。

如果至少为具有 newlib-nano 规范的 arm-none-eabi ARMv7e 目标构建，那么 _init 方法将从crti.o 和 crtn.o，它们只为 _init 和 _fini 提供一些空存根。对 arm-none-eabi 的所有其他 stdlib 对象进行了一些搜索，但没有发现其他将部分附加到 .init 的对象，这无论如何都会过时。这里是 crti.o 和 crtn.o 的一些反汇编：

$ ./bin/arm-none-eabi-objdump.exe -j .init -D ./lib/gcc/arm-none-eabi/10.2.1/thumb/v7/nofp/crt?.o

./lib/gcc/arm-none-eabi/10.2.1/thumb/v7/nofp/crti.o:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .init:

00000000 <_init>:
   0:   b5f8            push    {r3, r4, r5, r6, r7, lr}
   2:   bf00            nop

./lib/gcc/arm-none-eabi/10.2.1/thumb/v7/nofp/crtn.o:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .init:

00000000 <.init>:
   0:   bcf8            pop     {r3, r4, r5, r6, r7}
   2:   bc08            pop     {r3}
   4:   469e            mov     lr, r3
   6:   4770            bx      lr

如果有人想将 __libc_init_array 与链接器选项 nostartfiles 结合用于此特定 ARM 目标，则可以提供自己的 _init 存根方法，让链接器通过，只要没有其他初始化代码被发送到节 .init，除了来自 crti.o 和 crtn .o。存根可能如下所示：

extern "C" void _init(void) {;}

特殊函数 _init 和 _fini 是控制构造函数和析构函数的一些历史遗留问题。但是，它们已经过时，并且它们的使用可能会导致不可预测的结果。任何现代库都不应再使用这些，而是​​使用 GCC 函数属性 constructor 和 destructor 来向 .preinit_array、.init_array 和 .fini_array 部分。

如果知道有一些初始化代码发送到 .init（即使今天已经过时），那么应该提供一个 _init(void) 函数，它将通过调用 .init 部分的起始地址来运行此初始化代码。