全局构造函数调用不在 .init_array 部分

Question

我正在尝试在嵌入式目标（ARM Cortex-M3）上添加全局构造函数支持。 假设我有以下代码：

class foobar
{
    int i;

public:
    foobar()
    {
        i = 100;
    }

    void inc()
    {
        i++;
    }
};

foobar foo;

int main()
{
    foo.inc();
    for (;;);
}

我像这样编译它：

arm-none-eabi-g++ -O0 -gdwarf-2 -mcpu=cortex-m3 -mthumb -c foo.cpp -o foo.o

当我使用 objdump 查看 .init_array 部分时，它显示 .init_section 的大小为零。

我确实得到了一个名为 _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii 的符号。 当我反汇编目标文件时，我看到全局构造是在 static_initialization_and_destruction 符号中完成的。

为什么没有在 .init_section 中向该符号添加指针？

Answer 1

我知道这个问题被问到已经快两年了，但我自己只是想弄清楚用 GCC 进行裸机 C++ 初始化的机制，所以我想我应该在这里分享详细信息。事实证明，网络上有很多过时或令人困惑的信息。例如，经常提到的 collect2 包装器似乎不适用于 ARM ELF 目标，因为它的任意节支持启用了下面描述的方法。

首先，当我使用 Sourcery CodeBench Lite 2012.09-63 使用给定命令行编译上面的代码时，我确实看到正确的 .init_array 部分大小为 4：

$ arm-none-eabi-objdump -h foo.o

foo.o:     file format elf32-littlearm

Sections:
Idx Name          Size      VMA       LMA       File off  Algn
...
 13 .init_array   00000004  00000000  00000000  0000010c  2**2
                  CONTENTS, ALLOC, LOAD, RELOC, DATA
...

当我查看该部分内容时，它只是包含 0：

$ arm-none-eabi-objdump -j .init_array -s foo.o
Contents of section .init_array:
 0000 00000000                             ....

但是，还有一个重定位部分将其正确设置为 _GLOBAL__sub_I_foo：

$ arm-none-eabi-objdump -x foo.o
...
RELOCATION RECORDS FOR [.init_array]:
OFFSET   TYPE              VALUE
00000000 R_ARM_TARGET1     _GLOBAL__sub_I_foo

一般来说，.init_array 指向您的所有_GLOBAL__sub_I_XXX 初始化程序存根，每个初始化程序存根都调用自己的 _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii 副本（是的，它是多重定义的），该副本使用适当的参数调用构造函数。

因为我在构建中使用 -nostdlib ，所以我无法使用 CodeSourcery 的 __libc_init_array 为我执行 .init_array ，所以我需要自己调用静态初始化器：

extern "C"
{
    extern void (**__init_array_start)();
    extern void (**__init_array_end)();

    inline void static_init()
    {
        for (void (**p)() = __init_array_start; p < __init_array_end; ++p)
            (*p)();
    }
}

__init_array_start 和 __init_array_end 由链接描述文件定义：

. = ALIGN(4);
.init_array :
{
__init_array_start = .;
KEEP (*(.init_array*))
__init_array_end = .;
}

这种方法似乎适用于 CodeSourcery交叉编译器和本机 ARM GCC，例如在 Ubuntu 12.10 for ARM 中。支持这两种编译器是使用 -nostdlib 而不依赖 CodeSourcery CS3 裸机支持的原因之一。

Answer 2

Timmmm，

我刚刚在 nRF51822 上遇到了同样的问题，并通过在 Stock Nordic .ld 文件中的几行周围添加 KEEP() 解决了它：

KEEP(*(SORT(.init_array.*)))
KEEP(*(.init_array))

同时，我也对 fini_array 区域做了同样的事情。解决了我的问题，链接器仍然可以删除其他未使用的部分......

Answer 3

由于 gcc 的 -c 参数，您只生成了一个目标文件。要创建 .init 部分，我相信您需要将该 .o 链接到实际的可执行文件或共享库中。尝试删除 -c 参数并将输出文件重命名为“foo”，然后使用反汇编程序检查生成的可执行文件。

Answer 4

如果仔细观察，_Z41__static_initialization_and_destruction_0ii 将在全局构造函数内调用。哪个反过来将链接到 .init_array 部分（在 CodeSourcery 的 arm-none-eabi- 中。）或其他一些函数（__main()如果您使用的是 Linux g++）。 () 这应该在启动时或在 main() 处调用。
另请参阅此链接。

Answer 5

我遇到了类似的问题，我的构造函数没有被调用（带有 GCC 的 nRF51822 Cortex-M0）。问题原来是由于这个链接器标志造成的：

 -Wl,--gc-sections

不要问我为什么！我认为它只是删除了死代码。