[002] [RISC-V] RTT与MRS配置C++环境

1 RTT配置

IDE：RT-Thread Studio

RT-Thread版本：4.1.0

MCU：CH32V103C8T6

1.1 配置步骤

1. 点亮c++组件

2. 链接脚本配置

在.text 段中加入：

PROVIDE(__ctors_start__ = .);
KEEP (*(SORT(.init_array.*)))
KEEP (*(.init_array))
PROVIDE(__ctors_end__ = .);
. = ALIGN(4);
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因为在../rt-thread/components/cxx_crt_init.c中对C++全局构造函数进行了初始化，链接脚本文件 link.lds 为 C++ 全局构造函数的代码分配了段，链接时将其所产生的目标文件链接至 __ctors_start__ 和 __ctors_end__组成的段中。

在链接脚本加入下面段，增加对C++异常的支持：

/* .ARM.exidx is sorted, so has to go in its own output section.  */
__exidx_start = .;
ARM.exidx :
{
*(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)
/* This is used by the startup in order to initialize the .data secion */
_sidata = .;
} >FLASH AT>FLASH
__exidx_end = .;
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__exidx_start 分配了 C++ 异常的起始地址， __exidx_end 分配了 C++ 异常的结束地址，当异常产生的时候，就会被分配到指定的段地址中。

最后，在.data加入：

PROVIDE(__dtors_start__ = .);
KEEP(*(SORT(.dtors.*)))
KEEP(*(.dtors))
PROVIDE(__dtors_end__ = .);
. = ALIGN(4);
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3. C++编译/链接器配置

   注：以下配置内容ARM开发板创建工程时会自动配置，无需手动配置。

将C Complier的Preprocessor和includes内容复制到C++ Complier中：

添加C++ Linker中链接脚本的路径：

然后在C++ Linker中勾选：

4. 将main.c改为main.cpp（后面的应用程序应都采用cpp格式）

1.2 使用注意事项

由于RT-Thread RTOS多用于嵌入式系统，对于c++应用程序有一些规则：

1. 不使用异常。（实际测试异常捕获失败，导致相关线程卡死，或与因为内核的缘故？）
2. 不使用运行时类型信息(RTTI)。
3. 不鼓励使用模板，它很容易导致代码文本变大。
4. 不鼓励使用静态类变量。调用它们的构造函数的时间和地点无法精确控制，这使多线程编程成为一场噩梦。
5. 强烈反对多重继承，因为它会导致不可容忍的混乱。

2 MRS配置

IDE：MounRiver Studio

MCU：CH32V103C8T6

2.1 配置步骤

将创建的C工程转换为C++工程：

修改工程配置：

• 将GNU C中的目录复制到GNU C++中

如：

• 选用C++11标准

• 将main.c改为main.cpp（后面的应用程序应都采用cpp格式），对于所有.h文件加入：

#ifdef __cplusplus
       extern "C" {
#endif

// original code
// ...

#ifdef __cplusplus
        }
#endif
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2.2 问题与优化

1. 引用未定义函数 _read _write _sbrk

使用 printf ，scanf ，malloc 等函数需要实现_read _lseek _isatty _fstat _write _sbrk函数。

可以重新实现_write() 和 _read() ，实现printf串口重定向。

2. C++支持函数重载，所以生成的目标代码的名字和C会有些不同，对于中断服务函数改名后，就与中断向量表中命名不一致，导致程序无法正常跳转到中断。因此存放诸如TIM1_UP_IRQHandler ISR函数的文件不能改为CPP格式，只能用C文件。若需要调用CPP函数，则需要用extern "C"强制成C语言的名字规则，详见STM32 C/C++ （二）混合编程 函数相互调用

3. 在C++中，全局变量和静态变量的构造函数需要在main函数执行前执行，这些构造函数的地址会放在init_array表中，因此需要调用这些函数的代码对变量进行初始化，否则构造函数中全局变量默认初始化为0。（未初始化的变量放在BSS段被清零）

• 方法一

需勾选--specs=nano.specs

参考RTT的配置（在gcc中ctor_list里存放的即为全局对象的构造函数的指针）：

__attribute__((weak)) int cplusplus_system_init(void)
{
    typedef void(*pfunc)();
    extern pfunc __ctors_start__[];
    extern pfunc __ctors_end__[];
    pfunc *p;

    for (p = __ctors_start__; p < __ctors_end__; p++)
        (*p)();

    return 0;
}
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并在.h文件中进行声明extern void cplusplus_system_init(void);

最后在startup中时钟初始化前调用：

jal  cplusplus_system_init
jal  SystemInit
    la t0, main
	csrw mepc, t0
	mret
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• 方法二

注意：需要删除startup文件中.global _start语句，因为编译器已经为我们定义了程序总入口。

__libc_init_array函数的底层实现，不同的编译器有不同实现方式：

• https://sourceware.org/git/gitwe … misc/init.c;hb=HEAD
• http://static.grumpycoder.net/pi … fini_8c_source.html

使用libc自带的__libc_init_array初始化函数，使用前需去掉makefile中的编译选项-nostartfiles：

同样在startup中时钟初始化前调用：

  jal  __libc_init_array
  jal  SystemInit
      ...
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However，「方法二」最终测试并没有成功调用构造函数的初始化列表，具体原因暂时不知…

4. C++ new和delete的实现

rt-thread实现（rt-thread\components\libc\cplusplus\cxx_crt.cpp）：

void *operator new(size_t size)
{
    return rt_malloc(size);
}

void *operator new[](size_t size)
{
    return rt_malloc(size);
}

void operator delete(void *ptr)
{
    rt_free(ptr);
}

void operator delete[](void *ptr)
{
    return rt_free(ptr);
}

void __cxa_pure_virtual(void)
{
    rt_kprintf("Illegal to call a pure virtual function.\n");
}
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「IDE优化」

1. 显示FLASH及RAM的使用占比情况（实际上是为arm-none-eabi-ld.exe工具添加--print-memory-usage命令）：

   

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References

• 在 STM32 上使用 C++ 指南
• RT-Thread Studio添加c++及标准异常(std::exception)支持
• ld链接脚本 No such file or directory
• RT-Thread 怎样支持 C++ 的
• RISC-V MCU开发 (四)：编译配置
• riscv gnu tool chain Compile error
• 程序员的自我修养—链接、装载与库11.4「C++全局构造与析构.」pdf
• .init, .ctors, and .init_array
• RISC-V MCU IDE MRS(MounRiver Studio)开发之： 编译后打印FLASH及RAM使用占比信息

Appendixes

RISC-V Embedded GCC/bin 所有编译工具帮助命令查看：

riscv-none-embed-addr2line.exe --help
riscv-none-embed-ar.exe --help
riscv-none-embed-as.exe --help
riscv-none-embed-c++.exe --help
riscv-none-embed-c++filt.exe --help
riscv-none-embed-cpp.exe --help
riscv-none-embed-elfedit.exe --help
riscv-none-embed-g++.exe --help
riscv-none-embed-gcc.exe --help
riscv-none-embed-gcc-8.2.0.exe --help
riscv-none-embed-gcc-ar.exe --help
riscv-none-embed-gcc-nm.exe --help
riscv-none-embed-gcc-ranlib.exe --help
riscv-none-embed-gcov.exe --help
riscv-none-embed-gcov-dump.exe --help
riscv-none-embed-gcov-tool.exe --help
riscv-none-embed-gdb.exe --help
riscv-none-embed-gdb-py.exe --help
riscv-none-embed-gprof.exe --help
riscv-none-embed-ld.bfd.exe --help
riscv-none-embed-ld.exe --help
riscv-none-embed-nm.exe --help
riscv-none-embed-objcopy.exe --help
riscv-none-embed-objdump.exe --help
riscv-none-embed-ranlib.exe --help
riscv-none-embed-readelf.exe --help
riscv-none-embed-size.exe --help
riscv-none-embed-strings.exe --help
riscv-none-embed-strip.exe --help
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