KaiserY · 更新于 2018-11-28 11:00:43

不使用标准库

no-stdlib.md
commit 0394418752cd39c5da68e7e05d5a37bf5a30f0db

Rust 的标准库提供了很多有用的功能,不过它假设它的 host 系统的多种功能的支持:线程,网络,堆分配和其他功能。有些系统并没有这些功能,不过,Rust也能在这些系统上工作。为此,我们可以通过一个属性来告诉 Rust 我们不想使用标准库:#![no_std]

注意:这个功能技术上是稳定的,不过有些附加条件。其一,你可以构建一个稳定的#![no_std]库,但二进制文件不行。关于没有标准库的库文件的细节,查看关于#![no_std]的章节

被标记为#[start]的函数传递的参数格式与 C 一致:

# #![feature(libc)]
#![feature(lang_items)]
#![feature(start)]
#![no_std]

// Pull in the system libc library for what crt0.o likely requires
extern crate libc;

// Entry point for this program
#[start]
fn start(_argc: isize, _argv: *const *const u8) -> isize {
    0
}

// These functions and traits are used by the compiler, but not
// for a bare-bones hello world. These are normally
// provided by libstd.
#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}
#[lang = "panic_fmt"] fn panic_fmt() -> ! { loop {} }
# #[lang = "eh_unwind_resume"] extern fn rust_eh_unwind_resume() {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_register_frames () {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_unregister_frames () {}
# // fn main() {} tricked you, rustdoc!

要覆盖编译器插入的mainshim,你必须使用#![no_main]禁用它并通过正确的 ABI 和正确的名字来创建合适的函数,这也需要需要覆盖编译器的命名改编:

# #![feature(libc)]
#![feature(lang_items)]
#![feature(start)]
#![no_std]
#![no_main]

extern crate libc;

#[no_mangle] // ensure that this symbol is called `main` in the output
pub extern fn main(argc: i32, argv: *const *const u8) -> i32 {
    0
}

#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}
#[lang = "panic_fmt"] fn panic_fmt() -> ! { loop {} }
# #[lang = "eh_unwind_resume"] extern fn rust_eh_unwind_resume() {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_register_frames () {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_unregister_frames () {}
# // fn main() {} tricked you, rustdoc!

目前编译器对能够被可执行文件调用的符号做了一些假设。正常情况下,这些函数是由标准库提供的,不过没有它你就必须定义你自己的了。

这三个函数中的第一个stack_exhausted,当检测到栈溢出时被调用。这个函数对于如何被调用和应该干什么有一些限制,不顾如果栈限制寄存器没有被维护则一个线程可以有”无限的栈“,这种情况下这个函数不应该被触发。

第二个函数,eh_personality,被编译器的错误机制使用。它通常映射到 GCC 的特性函数上(查看libstd实现来获取更多信息),不过对于不会触发恐慌的包装箱可以确定这个函数不会被调用。最后一个函数,panic_fmt,也被编译器的错误机制使用。

如下内容已被删除,暂时保留

使用 libcore

注意:核心库的结构是不稳定的,建议在任何可能的情况下使用标准库。

通过上面的计数,我们构造了一个少见的运行Rust代码的可执行程序。标准库提供了很多功能,然而,这是Rust的生产力所需要的。如果标准库是不足的话,那么可以使用被设计为标准库替代的libcore

核心库只有很少的依赖并且比标准库可移植性更强。另外,核心库包含编写符合习惯和高效Rust代码的大部分功能。

例如,下面是一个计算由C提供的两个向量的数量积的函数,使用常见的Rust实现。

# #![feature(libc)]
#![feature(lang_items)]
#![feature(start)]
#![feature(raw)]
#![no_std]

extern crate libc;

use core::mem;

#[no_mangle]
pub extern fn dot_product(a: *const u32, a_len: u32,
                          b: *const u32, b_len: u32) -> u32 {
    use core::raw::Slice;

    // Convert the provided arrays into Rust slices.
    // The core::raw module guarantees that the Slice
    // structure has the same memory layout as a &[T]
    // slice.
    //
    // This is an unsafe operation because the compiler
    // cannot tell the pointers are valid.
    let (a_slice, b_slice): (&[u32], &[u32]) = unsafe {
        mem::transmute((
            Slice { data: a, len: a_len as usize },
            Slice { data: b, len: b_len as usize },
        ))
    };

    // Iterate over the slices, collecting the result
    let mut ret = 0;
    for (i, j) in a_slice.iter().zip(b_slice.iter()) {
        ret += (*i) * (*j);
    }
    return ret;
}

#[lang = "panic_fmt"]
extern fn panic_fmt(args: &core::fmt::Arguments,
                    file: &str,
                    line: u32) -> ! {
    loop {}
}

#[lang = "eh_personality"] extern fn eh_personality() {}
# #[start] fn start(argc: isize, argv: *const *const u8) -> isize { 0 }
# #[lang = "eh_unwind_resume"] extern fn rust_eh_unwind_resume() {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_register_frames () {}
# #[no_mangle] pub extern fn rust_eh_unregister_frames () {}
# fn main() {}

注意这里有一个额外的lang项与之前的例子不同,panic_fmt。它必须由libcore的调用者定义因为核心库声明了恐慌,但没有定义它。panic_fmt项是这个包装箱的恐慌定义,并且它必须确保不会返回。

正如你在例子中所看到的,核心库尝试在所有情况下提供Rust的功能,不管平台的要求如何。另外一些库,例如liballoc,为libcore增加了进行其它平台相关假设的功能,不过这依旧比标准库更有可移植性。

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