使用-Wl，--gc-sections时防止gcc优化/删除变量？

Question

我有一个 ARM 项目，我想在其中保留某些未使用的变量及其数据，直到使用它们为止。

我已经看到阻止 gcc 删除未使用的变量：

__attribute__((used))不适用于全局变量（文档确实暗示它仅适用于函数）（arm-none-eabi gcc 7），但通过__attribute__((section(".data")))确实有效。 这大概是因为链接器只能在通过-fdata-sections给它们自己的部分时去除符号。 我不喜欢它，但它奏效了。

所以，我尝试了这种方法，但没有保留变量——我认为这是因为该项目中的某些东西在链接期间启用了-Wl,--gc-sections 。 这是一个显示我尝试做的事情的最小示例（基本上主文件仅引用 header，其中要“保留”的变量被声明为 extern - 除此之外，主程序没有使用这些变量；然后这些相同的变量在单独的 .c 文件中定义）：

test.c

#include <stdio.h>
#include "test_opt.h"

const char greeting[] = "Hello World - am used";

int main(void) {
  printf("%s!\n", greeting);
  return 0;
}

test_opt.h

#include <stdint.h>

extern const char mystring[];

struct MyStruct {
  uint16_t param_one;
  uint8_t param_two;
  unsigned char param_three[32];
};
typedef struct MyStruct MyStruct_t;
extern const MyStruct_t mystruct;

mystruct.c

#include "test_opt.h"

const char __attribute__((section(".MYSTRING"))) mystring[] = "Me, mystring, I am not being used";
const MyStruct_t __attribute__((section(".MYSTRUCT"))) mystruct = {
  .param_one = 65535,
  .param_two = 42,
  .param_three = "myStructer here",
};

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用通常的 MINGW64 测试 gcc

让我们先尝试不使用-Wl,--gc-sections ：

$ gcc -Wall -g  mystruct.c test_opt.c -o test_opt.exe

$ strings ./test_opt.exe | grep -i 'mystring\|mystruct'
Me, mystring, I am not being used
*myStructer here
mystring
MyStruct
MyStruct_t
mystruct
mystruct.c
mystruct.c
mystruct.c
mystruct.c
mystring
mystruct
.MYSTRING
.MYSTRUCT
.MYSTRING
.MYSTRUCT

显然，变量和内容在这里是可见的。

现在让我们试试-Wl,--gc-sections ：

$ gcc -Wall -g -Wl,--gc-sections mystruct.c test_opt.c -o test_opt.exe

$ strings ./test_opt.exe | grep -i 'mystring\|mystruct'
mystring
MyStruct
MyStruct_t
mystruct
mystruct.c
mystruct.c
mystruct.c
mystruct.c
mystring
mystruct

显然，这里我们仍然保留了一些符号调试信息 - 但没有部分，也没有报告数据。

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用 ARM gcc 测试

让我们用 ARM gcc 重新做同样的实验 - 首先没有 -Wl -Wl,--gc-sections ：

$ arm-none-eabi-gcc -Wall -g test_opt.c mystruct.c -o test_opt.elf -lc -lnosys

$ arm-none-eabi-strings ./test_opt.elf | grep -i 'mystring\|mystruct'
Me, mystring, I am not being used
*myStructer here
mystruct.c
MyStruct_t
MyStruct
mystruct
mystruct.c
mystring
mystruct.c
mystring
mystruct
.MYSTRING
.MYSTRUCT

和以前一样，变量、内容和部分名称是可见的。

现在让我们尝试使用-Wl,--gc-sections ：

$ arm-none-eabi-gcc -Wall -g -Wl,--gc-sections test_opt.c mystruct.c -o test_opt.elf -lc -lnosys

$ arm-none-eabi-strings ./test_opt.elf | grep -i 'mystring\|mystruct'

请注意，与之前的情况不同，这里既没有留下任何数据内容，也没有任何调试信息/符号名称！

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所以，我的问题是：假设在项目中启用了-Wl,--gc-sections ，否则我不想删除它（因为我喜欢其他功能），我可以以某种方式在代码中指定一些特殊变量，“即使未使用/未引用，也要保留这些变量”，即使启用了-Wl,--gc-sections ，它们也会保留？

请注意，将keep添加到属性中，例如：

const char __attribute__((keep,section(".MYSTRING"))) mystring[] = "Me, mystring, I am not being used";

...并使用（或不使用） -Wl,--gc-sections进行编译通常会导致编译器警告：

mystruct.c:3:1: warning: 'keep' attribute directive ignored [-Wattributes]
    3 | const char __attribute__((keep,section(".MYSTRING"))) mystring[] = "Me, mystring, I am not being used";
      | ^~~~~

...我猜，因为如果我正确阅读该箭头（或者可能因为某个部分已经被假定为“保留”），变量已经声明为const ？ 所以属性keep绝对不是这里的答案......

Answer 1

要通知 linker 需要保留某些变量，您应该使用 -Wl -Wl,--undefined=XXX选项：

gcc ... -Wl,--undefined=greeting

请注意， __attribute__((used))是一个编译器专用标志，用于抑制-Wunused-variable警告。

Answer 2

好的 - 我找到了一些东西； 不理想，但至少它只是一个“语法 hack”，而且我不必想出一些愚蠢的东西来处理结构，这样它们就会出现在可执行文件中（通常甚至是我在在这种情况下，会得到优化:) ）。

我首先尝试了(void) varname; hack 用于如何抑制 C 中的“未使用参数”警告？ - 我把它留在下面只是为了表明它不起作用。

最终起作用的是：基本上，只要有一个static const void* ，其中main()是，并为它分配一个指向结构的指针（编辑：在main()中；），我猜是因为“static const” ，编译器不会删除变量及其部分，即使使用-Wl,--gc-sections也是如此。 所以test_opt.c现在变成：

#include <stdio.h>
#include "test_opt.h"

const char greeting[] = "Hello World - am used";

static const void *fake; //, *fakeB;

int main(void) {
  fake = &mystruct;
  (void) &mystring; //fakeB = &mystring;
  printf("%s!\n", greeting);
  return 0;
}

...我们可以测试：

$ arm-none-eabi-gcc -Wall -g -Wl,--gc-sections test_opt.c mystruct.c -o test_opt.elf -lc -lnosys

$ arm-none-eabi-readelf -a ./test_opt.elf | grep -i 'mystring\|mystruct'
  [ 5] .MYSTRUCT         PROGBITS        00013780 013780 000024 00   A  0   0  4
   01     .init .text .fini .rodata .MYSTRUCT .ARM.exidx .eh_frame
     5: 00013780     0 SECTION LOCAL  DEFAULT    5 .MYSTRUCT
   379: 00000000     0 FILE    LOCAL  DEFAULT  ABS mystruct.c
   535: 00013780    36 OBJECT  GLOBAL DEFAULT    5 mystruct

$ arm-none-eabi-strings ./test_opt.elf | grep -i 'mystring\|mystruct'
*myStructer here
mystruct.c
MyStruct_t
mystruct
MyStruct
mystruct.c
mystring
mystruct.c
mystruct
.MYSTRUCT

请注意，上面示例中只有mystruct最终被保留了下来mystring仍然被优化掉了。

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编辑：请注意，如果您尝试作弊并将作业移到主要区域之外：

static const void *fake = &mystruct, *fakeB = &mystring;

int main(void) {
...

...然后编译器会看穿你的恶作剧，并向你致意：

test_opt.c:6:39: warning: 'fakeB' defined but not used [-Wunused-variable]
    6 | static const void *fake = &mystruct, *fakeB = &mystring;
      |                                       ^~~~~
test_opt.c:6:20: warning: 'fake' defined but not used [-Wunused-variable]
    6 | static const void *fake = &mystruct, *fakeB = &mystring;
      |                    ^~~~

...而且你仍然过得不好。