6.3.不使用标准库

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2023-12-01

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。

很显然你并不一定需要标准库：可以使用#[no_std来构建一个可执行程序。

使用 libc

为了构建一个#[no_std]可执行程序，我们需要 libc 作为依赖。可以在Cargo.toml文件中指定：

[dependencies]
libc = { version = "0.2.14", default-features = false }

注意默认功能被禁用了。这是关键的一步————libc 的默认功能引用了标准库所以必须被禁用。

不用标准库编写可执行程序

有两种可能的控制入口点的方法：#[start]属性，或者用你自己的代码 override C main函数的默认 shim。

被标记为#[start]的函数传递的参数格式与 C 一致：

#![feature(lang_items, core_intrinsics)]
#![feature(start)]
#![no_std]
use core::intrinsics;

// 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 are used by the compiler, but not
// for a bare-bones hello world. These are normally
// provided by libstd.
#[lang = "eh_personality"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_eh_personality() {
}

// This function may be needed based on the compilation target.
#[lang = "eh_unwind_resume"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_eh_unwind_resume() {
}

#[lang = "panic_fmt"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_begin_panic(_msg: core::fmt::Arguments,
                               _file: &'static str,
                               _line: u32) -> ! {
    unsafe { intrinsics::abort() }
}

要 override 编译器插入的main shim，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(lang_items, core_intrinsics)]
#![feature(start)]
#![no_std]
#![no_main]
use core::intrinsics;

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

// Entry point for this program.
#[no_mangle] // ensure that this symbol is called `main` in the output
pub extern fn main(_argc: i32, _argv: *const *const u8) -> i32 {
    0
}

// These functions are used by the compiler, but not
// for a bare-bones hello world. These are normally
// provided by libstd.
#[lang = "eh_personality"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_eh_personality() {
}

// This function may be needed based on the compilation target.
#[lang = "eh_unwind_resume"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_eh_unwind_resume() {
}

#[lang = "panic_fmt"]
#[no_mangle]
pub extern fn rust_begin_panic(_msg: core::fmt::Arguments,
                               _file: &'static str,
                               _line: u32) -> ! {
    unsafe { intrinsics::abort() }
}

关于 language items 的更多细节

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。这些符号被称为“language items”，并且他们每个都有一个内部的名称，和一个必须符合签名的实现。

这些函数中的第一个，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。language item 的名称是eh_personality。

第二个函数，rust_begin_panic，也被作为编译器的错误机制使用。当发生 panic 时，它控制显示在屏幕上的信息。虽然 language item 的名称是panic_fmt，但是符号的名称是rust_begin_panic。

第三个函数，rust_eh_unwind_resume，在target 选项中的custom_unwind_resume flag 被设置时也是必需的。它允许自定义在 landing pads 的最后的 resuming unwind 过程。language item 的名字是eh_unwind_resume。