c++ - 如何在没有标准 C 库的情况下使用编译器内置函数

Question

我知道一些像sin cos min max memcpy 这样的函数可能不被视为正常功能，但可以用 built-in functions 代替(这可能比仅仅内联函数调用更优化，当替换是(一条)实际处理器指令时，例如直接调用标准 sin 的 FSIN 指令为带有浮点单元的 x86 编译时的函数)。

这个问题我想使用强大的内置函数(在 C/C++ 中，主要是在 mingw/gcc 中，也许是其他编译器)，但我不想链接到标准 C 库 libc。

• 是否可以在不链接到 libc 的情况下使用内置函数？

• 是否需要任何命令行标志来将这些符号优化为内置函数？

  (与之前相关，但改写)

• 它们是否会通过名称自动识别，或者是否需要编译器标志才能启用内置函数？

Answer 1

@randomusername 已经解释了 __builtin_ 的用法许多常见标准 C 库函数的前缀。我建议使用 #define 进行更改，同时保持代码整洁。

#include <math.h>

#define  cos   __builtin_cos
#define  sin   __builtin_sin
#define  printf __builtin_printf

...
   printf("Distance is %f\n", cos(M_PI/4.0) * 7);
...

---

无标准 C 库

现在不使用 标准 C 库，这意味着不链接到它，或者包括典型的启动和退出代码 stub ，嗯，GCC 可以使用 -nostdlib 相当于 -nostartfiles 和 -nodefaultlibs。

问题是您必须替换所有您通常使用的库函数，包括system calls (或它们的 wrappers/来自 glibc 的宏)用于任何基于内核的函数。

我不知道 portable或跨处理器甚至跨处理器工作的稳健方法 necessarily不同families (对于各种 32 位和 64 位 x86 处理器，sysenter 与 syscall (instruction) 与 int 0x80 对比)。 ELF 辅助 vector (Elf32_auxv_t) 和 vDSO 存在问题(虚拟 ELF 动态共享对象)是否有可能解决和创建可移植的解决方案，我不知道。

入口点

我相信所有 GCC 环境都使用相同的默认入口点，即标签/函数 _start。这通常包含在“启动文件”中，然后调用 main 的传统 C/C++ 入口点。因此，您需要用您自己的最小 stub (可以在 C 中)替换它。

程序终止

我不知道如何以可移植的方式替换 _exit(rc) 或正确终止程序所需的类似函数。例如，在 Linux 环境中，它需要对内核函数进行系统调用 SYS_exit (又名 __NR_exit 或 sys_exit)

void _start(void) {
    int rc;
    /* Get command line arguments if necessary */
    rc = main(0, NULL);
    your_exit_replacement(rc);
}

备选方案

通常用户进程即应用程序，而不是操作系统内核或驱动程序，接受链接启动文件的开销和启用dynamic linking 所需的开销。对于 Startard C 库，由于内存被认为便宜且容易获得，因此对于任何实际(实际上做某事)应用程序来说，节省内存是不值得的。在嵌入式领域，仅仅假设有足够的内存可用是 Not Acceptable ，替代方法是使用最小的 libc 替换。对于 Linux，有几种可用的(例如 musl、uClibc、dietlibc)，我不知道是否有一种可用于 mingw 或与 Windows 兼容的开源替代品(ReactOS 和 Wine)。

进一步

有关更多信息，从 Linux 平台的角度来看，有一个很好的介绍 "Hello from a libc-free world!" Part 1和 Part 2作者:Jessica McKellar 在 Oracle 的博客。在 stackoverflow about using -nostdlib 上还有许多相关问题和一些(在某些情况下是部分)答案。在各种情况下。

从这里走向何方取决于您的目标:教育、嵌入式、tiny program (Linux ELF 可执行文件)或 Windows PE executable比赛。

微软 window

有许多关于处理 .COM 和 .EXE 可执行文件和 Windows PE 的 Microsoft Windows 环境的文章，但通常使用 Microsoft 的 Visual Studio 环境或程序集。 “经典”是 Matt Pietrek 的 Under the Hood 专栏 "Reduce EXE and DLL Size with LIBCTINY.LIB" (MSDN 杂志 2001 年 1 月号)和 "Remove Fatty Deposits from Your Applications Using Our 32-Bit Liposuction Tools"来自 1996 年 10 月的 Microsoft Systems Journal。另一篇文章，但我自己还没有读过，似乎包含解释是 "Reducing Executable Size" .