介紹從AC5到AC6轉(zhuǎn)型之路

別問我為什么，問就是誰用誰知道。 如果不是因為產(chǎn)品存在 Golden Code（屎山），只要你選定了Arm Compiler 而不是IAR，既然橫豎要使用付費編譯器，為什么不用Arm例行維護(hù)（幾乎每半年不到就發(fā)布一個新版本）的Arm Compiler 6，而繼續(xù)死守Arm Compiler 5呢？ 有的人說“Arm Compiler 6不如Arm Compiler 5”穩(wěn)定。這里給出我的幾個反駁的幾個理由，但我不指望能說服那些抱有這類想法的人：

Arm Compiler 5已經(jīng)停止維護(hù)，Arm Compiler 6還在持續(xù)更新。沒有bug的編譯器是不存在的，一個生命周期已經(jīng)結(jié)束的編譯器就幾乎不在存在修復(fù)已有bug和未發(fā)現(xiàn)bug的可能性；而一個積極維護(hù)的編譯器則可以及時的將發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行修復(fù)；

Arm Compiler 5過去只有Arm維護(hù)，而 Arm Compiler 6是基于LLVM（clang）的商業(yè)化改進(jìn)版，這里L(fēng)LVM是一個開源項目，由眾多的個人和商業(yè)組織共同維護(hù)，參考過去gcc的成功——這么多“大聰明”在盯著的項目，即便發(fā)現(xiàn)錯誤，估計也是“分分鐘”就被拿去“邀功請賞”了吧？

雖然我在實際使用中抓到（報告并得到修復(fù)）的Arm Compiler 6 bug的數(shù)量超過在座99%的人，但正因如此，我知道要遇到一個Arm Compiler 6的bug有多難——更多時候，其實是我們自己對編譯器理解不深刻，甚至是基于自己對C語法的錯誤認(rèn)知導(dǎo)致的“烏龍”。在我看來，與其懷疑Arm Compiler 6不穩(wěn)定，不如懷疑下自己對C語言的理解。

不要屈服于由“未知帶來的恐懼”，不要拿“污名化”當(dāng)做掩蓋自己“偷懶和無知”的遮羞布（對這句話感到憤怒的人，我送你一句：愛聽不聽，歡迎取關(guān)，謝謝）。

看到這里，如果你決定繼續(xù)往下閱讀，我就假設(shè)你已經(jīng)有興趣去嘗試使用Arm Compiler 6 來逐步取代已有的 Arm Compiler 5了?；谶@一前提，我們將用隨后的一系列文章來介紹：

短期內(nèi)：MDK 5.37 拋棄 armcc 的補(bǔ)救措施

中期：從 armcc 向 armclang 進(jìn)行過渡時期的一些快速應(yīng)對的方法

面對一些armcc 獨有的編譯器特性的應(yīng)對方法吧

二、臨時補(bǔ)救

雖然最新的 MDK拋棄了Arm Compiler 5，但它仍然允許我們通過手動添加的方法將其請回來，具體方法我在《驚爆內(nèi)幕：老MDK也可以使用新編譯器》文章中已經(jīng)詳細(xì)介紹過，這里就不再贅述，值得補(bǔ)充說明的是：

1、新MDK也可以手工添加老版本的編譯器，不要被文章的標(biāo)題限制住了思路

三、幾顆定心丸

1.“街頭霸王”

我們知道MDK是一個集成開發(fā)環(huán)境（Integrated Development Environment），它默認(rèn)原生支持Arm Compiler 5（armcc）、Arm Compiler 6（armclang）和 arm gcc。雖然這三個編譯器都是由Arm所維護(hù)和提供的，但前兩者算是彼此兼容的編譯器：

使用共同的armlink

使用相同的方式來描述地址空間布局（分散加載腳本 scatter script）

從Arm Compiler 6.14開始，armclang甚至開始支持armasm的匯編語法了

實際上可以認(rèn)為，armcc和armclang是一對連體兄弟，身子是armlink，而兩個腦袋分別是 armcc 和 armclang。大約是這種感覺，你體會下。

作為定心丸的結(jié)論是：

原來Arm Compiler 5 項目下的所有庫（*.lib）都可以在 Arm Compiler 6下直接使用

原來由 Arm Compiler 5 生成的對象文件（*.o）都可以在 Arm Compiler 6下直接使用

原來 Arm Compiler 5下所用到的“幾乎所有” armlink 相關(guān)的特性都可以在 Arm Compiler 6 直接使用（因為基本就是同一個armlink，所以幾乎不存在“移植”的說法）

當(dāng)然，還是有一些特例的，比如 __attribute__((at(地址))) 語法，這個我們將出一個專題來介紹應(yīng)對方式。

2.“偷懶是第一生產(chǎn)力”

由于 Arm Compiler 6 脫胎于LLVM，因此在匯編語法上它也繼承了 clang 的特性——使用 GNU Assembly Syntax，而非 Arm 此前一直嘗試推廣的 Unified Assembly Language（UAL）匯編語法。

由于 Arm Compiler 5 一直使用的是 UAL 匯編語法，廣大用戶長時間來積累了大量使用該語法編寫的 .s 文件。

匯編原本就是個頭疼的東西——不到萬不得已誰寫匯編啊？對很多項目來說，且不說匯編原本就是少數(shù)大牛才敢碰的東西——幾乎就是“Golden Code（屎山）”的代名詞，實際上，這些“歷史塵?！钡淖髡呖赡茉缇鸵呀?jīng)離職了——就算你把本人找回來，恐怕很多時候連當(dāng)事人自己也是狗咬刺猬無法下嘴了。

盡管 Arm 專門寫了一個名為《Migrating from armasm to the armclang Integrated Assembler》的文檔來“教大家做事”，但社區(qū)的反饋可想而知……

在眾多“我不想，你求我啊……”的聲音中，Arm Compiler 6從 6.14版本開始，重新把 UAL 的支持加了回來，并在 MDK 中引入了這樣一個選項：

這里幾個選項的意義如下：

armclang（Auto Select）：使用 armclang 來編譯匯編源代碼（對應(yīng)命令行選項-masm=auto），然后armclang會根據(jù)語法風(fēng)格自動決定是當(dāng)做 GNU Assembly Syntax 來處理，還是使用 UAL 語法來解析。我吐血推薦使用這個選項。

armclang （GNU Syntax）：使用armclang來編譯匯編源代碼（對應(yīng)命令行選項-masm=gnu），然后強(qiáng)制使用 GNU 匯編語法風(fēng)格。

armclang（Arm Syntax）：使用armclang來編譯匯編源代碼（對應(yīng)命令行選項-masm=armasm），然后強(qiáng)制使用 UAL 匯編語法風(fēng)格。

其實，這里armclang也是個二道販子——它也是調(diào)用armasm來完成編譯的，只不過在這之前，它會默認(rèn)用C預(yù)編譯器對匯編源代碼進(jìn)行預(yù)處理，換句話說，折磨armasm很多年的“如何在匯編代碼中使用C語言宏和預(yù)處理”的問題，得到了根治——你可以大大方方的在匯編代碼里用 #include、各類宏定義和 #if 了。

armasm（Arm Syntax）：直接使用armasm來編譯匯編源代碼。該選項對 老的 UAL 源代碼文件兼容性最好。如果使用armclang（Arm Syntax）遇到問題，不妨用這個選項來試一下——一般都可以順利解決問題。

怎么樣，不用修改屎山了，是不是如釋重負(fù)？

3.在線匯編（InlineAssembly）和嵌入C代碼的匯編（Embedded Assembly）

無論你是否了解 Arm Compiler 5所支持的這兩種在C語言中使用匯編的方法，也不用關(guān)心它們的區(qū)別，結(jié)論是——任何Arm Compiler 5下的C代碼只要使用了上述兩種方法之一，基本上就是“需要手工干預(yù)”的。 這里我給出一個萬能藥方： 對這部分C源文件，請使用 armcc 編譯，生成 .o 后扔到 Arm Compiler 6里直接參與鏈接即可。 當(dāng)然，如果你有興趣依照前面文檔里的介紹進(jìn)行改寫，我祝你好胃口。

至于如何讓改寫后的C代碼同時兼容 Arm Compiler 5 和 Arm Compiler 6，就離不開下面的內(nèi)容了——它也是我們后續(xù)一系列差異化改造的基礎(chǔ)。

四、如何檢測編譯器

一般來說，當(dāng)我們要對某一部分代碼進(jìn)行跨編譯器移植的時候，當(dāng)然可以按照新語法一改了之，但對很多人來說，老的編譯器總是會讓大家萌生一種說不上來的留念之情，繼而抱有：

“我要讓修改后的代碼仍然兼容過去老編譯器”； 或是： “老代碼刪除太可惜了，我要留下來，以后萬一有用呢？” 這樣的想法。我也是這么想的。

要做到這一點，就繞不開一個核心問題：如何可靠的檢測出當(dāng)前編譯器版本呢？

一般來說，編譯器的宏檢測有兩個思路：

借助某一編譯器獨有的特征宏來判斷編譯器

借助多個編譯器共有但值不同的宏來判斷

對于第一種思路，有兩個比較有名的宏：__GNUC__和__clang__。過去，很多人喜歡用下面的代碼來判斷編譯環(huán)境是否是GCC或者CLANG：

#if defined(__GNUC__)
    /* 我覺得編譯器gcc */
#endif


#ifdefined(__clang__)
/*我覺得編譯器是 clang */
#endif

//! 
ote for IAR
#undef __IS_COMPILER_IAR__
#if defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)
#   define __IS_COMPILER_IAR__                  1
#endif

//! 
ote for arm compiler 5
#undef __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__
#if ((__ARMCC_VERSION >= 5000000) && (__ARMCC_VERSION < 6000000))
#   define __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__       1
#endif
//! @}


//! 
ote for arm compiler 6


#undef __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
#if defined(__ARMCC_VERSION) && (__ARMCC_VERSION >= 6010050)
#   define __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__       1
#endif


#undef __IS_COMPILER_ARM_COMPILER__
#if defined(__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__) && __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__   
||  defined(__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__) && __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__


#   define __IS_COMPILER_ARM_COMPILER__         1


#endif

#undef  __IS_COMPILER_LLVM__
#if defined(__clang__) && !__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
#   define __IS_COMPILER_LLVM__                 1
#else
//! 
ote for gcc
#   undef __IS_COMPILER_GCC__
#   if defined(__GNUC__) && !(  defined(__IS_COMPILER_ARM_COMPILER__)           
||defined(__IS_COMPILER_LLVM__)
||defined(__IS_COMPILER_IAR__))
#       define __IS_COMPILER_GCC__              1
#   endif
//! @}
#endif

簡單說一下這里的思路：

1、在排除了 Arm Compiler 6 的前提下，根據(jù) __clang__來判斷當(dāng)前編譯器是否為 LLVM（即：__IS_COMPILER_LLVM__）；

2、在排除了 LLVM、Arm Compiler和IAR的前提下，根據(jù) __GNUC__ 來判斷當(dāng)前編譯器是否為GCC

為了方便大家理解，下面介紹幾個上述宏的應(yīng)用場景：

如何在 Arm Compiler 6下告知編譯器 main() 函數(shù)不帶輸入參數(shù)

默認(rèn)情況下（使用默認(rèn)的 libc），Arm Compiler 6會認(rèn)為 main() 函數(shù)是帶有標(biāo)準(zhǔn)的輸入?yún)?shù)的：

int main (int argc, char *argv[]);

哪怕你強(qiáng)行把 main() 函數(shù)寫成無需輸入?yún)?shù)的情況，編譯器也還是會準(zhǔn)備好參數(shù)——而準(zhǔn)備參數(shù)的過程很有可能會導(dǎo)致 hardfault（這里會涉及到semihosting的問題，比較頭疼，暫時不表）。

為了解決這一問題，我們一般這么做：

#if__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
__asm(".global__ARM_use_no_argv
	");
#endif

又因為 MicroLib 不存在該問題，因為我們可以根據(jù)（MDK會追加的一個宏）__MICROLIB，來做一個小小的區(qū)分：

#if__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
#   ifndef __MICROLIB
__asm(".global __ARM_use_no_argv
	");
#endif
#endif

也就是當(dāng)且僅當(dāng)我們使用 Arm Compiler 6，且不使用MicroLib的時候，通過專門的語法結(jié)構(gòu)來告訴編譯器：main() 函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)。

如何關(guān)閉 Semihosting

你有沒有遇到過這樣神奇的情景：在調(diào)試模式下，程序可以正常運(yùn)行；一旦退出調(diào)試模式，系統(tǒng)就死機(jī)了，重新進(jìn)入調(diào)試模式后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)入了Hardfault。

恭喜你，這很可能就是（默認(rèn)開啟的）semihosting 在作怪。關(guān)于Semihosting的內(nèi)容，篇幅過大，不在本文討論之列。

今天我們只介紹一下如何關(guān)閉它。

Arm Compiler 5和Arm Compiler 6關(guān)閉 Semihosting的方法是不同的：

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
    __asm(".global __use_no_semihosting");
#elif __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__
#pragmaimport(__use_no_semihosting)
#endif

Error:L6915E:Libraryreportserror:__use_no_semihostingwasrequested,but_sys_exitwasreferenced

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__
void _sys_exit(int ret)
{
(void)ret;
    while(1) {}
}
#endif

/*為armcompiler5 和 arm compiler 6 都添加這個空函數(shù) */
#if__IS_COMPILER_ARM_COMPILER__
void _ttywrch(int ch)
{
    ARM_2D_UNUSED(ch);
}
#endif

如何解決使用 assert.h引發(fā)的問題

很多代碼都有使用 assert() 來截獲錯誤的習(xí)慣，當(dāng)我們使用 Arm Compiler 6 且開啟 MicroLib的時候，由于 MicroLib并不提供對 assert() 底層函數(shù)的具體實現(xiàn)，當(dāng)我們沒有定義 NDEBUG 來關(guān)閉 assert() 時，會在鏈接階段看到如下的編譯錯誤：

Error: L6218E: Undefined symbol __aeabi_assert (referred from main.o).

知道原因后，解決也很簡單：既然MicroLib沒提供實現(xiàn)，我們就自己提供一個好了：

#if__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__ && defined(__MICROLIB)
void __aeabi_assert(const char *chCond, const char *chLine, int wErrCode) 
{
(void)chCond;
(void)chLine;
(void)wErrCode;

    while(1) {
        __NOP();
    }
}
#endif

既然上述這套 __IS_COMPILER_xxxx__ 這么好用，我們可以從哪里獲得呢？

目前已知的獲取渠道包括但不限于：

從本文抄下來

包含獲取perf_counter 并包含perf_counter.h

在存在 arm-2d 的情況下，直接包含 arm_2d.h或者 arm_2d_utils.h

……

五、說在后面的話

我承認(rèn)Arm Compiler 5遷移到Arm Compiler 6不是一個輕松的過程，但也絕非大家想象的那樣痛苦，很多時候，也許只是在MDK中更換一個選項那么簡單：

不試一試怎么知道呢？

對主流芯片大廠，比如 ST和NXP來說，它們的庫早就完成了對 Arm Compiler 6的支持，可以說如果你遇到編譯器兼容問題，應(yīng)該首先考慮下載最新版本的驅(qū)動庫。

本文介紹的方法，基本上可以應(yīng)對常見的從Arm Compiler 5到 Arm Compiler 6可能遇到的問題。

這當(dāng)然不是一份萬能的解藥，對于一些特殊的情況，我們將在后續(xù)文章中進(jìn)行專題討論。

審核編輯：劉清