GCC：如何在 MCU 上完全禁用堆使用？

Question

我有一个运行在基于 ARM Cortex-M 的 MCU 上使用 C 和 C++ 编写的应用程序。我使用 gcc 和 g++ 来编译它，并希望完全禁用任何堆使用。

在 MCU 启动文件中，堆大小已设置为 0。除此之外，我还想禁止在代码中意外使用堆。

换句话说，我希望链接器（and/or 编译器）在 malloc、calloc、free 函数或使用了 new、new[]、delete、delete[] 运算符。

到目前为止，我已经尝试了 -nostdlib，这给了我 undefined reference to _start 这样的问题。我也试过 -nodefaultlibs 但当我尝试调用 malloc 时那个人仍然没有抱怨。正确的做法是什么？

备注：

此应用运行在“裸机”上运行，没有操作系统。
我还想避免在第 3 方代码（特定于供应商的库、标准库、printf 等）中使用任何 malloc。
我完全同意不使用需要动态内存分配的 C/C++ 标准库部分。
我更喜欢编译时解决方案而不是运行时解决方案。

Answer 1

我不确定这是最好的方法，但是您可以使用 ld 的 --wrap 标志（可以使用 -Wl 通过 gcc ).

想法是 --wrap 允许您请求 ld 将 "real" 符号重定向到您的自定义符号；例如，如果您执行 --wrap=malloc，那么 ld 将查找要调用的 __wrap_malloc 函数，而不是原来的 `malloc.

现在，如果你 --wrap=malloc 没有定义 __wrap_malloc 如果没有人使用它，你将逃脱它，但如果有人引用 malloc 你会得到一个链接错误。

$ cat test-nomalloc.c 
#include <stdlib.h>

int main() {
#ifdef USE_MALLOC
    malloc(10);
#endif
    return 0;
}
$ gcc test-nomalloc.c -Wl,--wrap=malloc
$ gcc test-nomalloc.c -DUSE_MALLOC -Wl,--wrap=malloc
/tmp/ccIEUu9v.o: In function `main':
test-nomalloc.c:(.text+0xa): undefined reference to `__wrap_malloc'
collect2: error: ld returned 1 exit status

对于 new，您可以使用损坏的名称 _Znwm (operator new(unsigned long)) 和 _Znam (operator new[](unsigned long))，这应该是每个 new应该归结到最后。

Answer 2

（作为答案发布，因为它不适合评论）

如果 OS 您运行支持 the use of LD_PRELOAD，此代码应检测使用堆的尝试：

/* remove the LD_PRELOAD from the environment so it
   doesn't kill any child process the app may spawn */
static void lib_init(void) __attribute__((constructor));
static void lib_init( void )
{
    unsetenv( "LD_PRELOAD" );
}

void *malloc( size_t bytes )
{
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( NULL );
}

void *calloc( size_t n, size_t bytes )
{
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( NULL );
}

void *realloc( void *ptr, size_t bytes )
{
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( NULL );
}

void *valloc( size_t bytes )
{
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( NULL );
}

void *memalign( size_t alignment, size_t bytes )
{
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( NULL );
}

int posix_memalign( void **ptr, size_t alignment, size_t bytes )
{
    *ptr = NULL;
    kill( getpid(), SIGSEGV );
    return( -1 );
}

假设 new 是使用 malloc() 实现的，而 delete 是使用 free() 实现的，这将捕获所有堆使用情况并为您提供一个带有堆栈跟踪的核心文件，假设启用了核心文件。

添加正确的头文件，编译文件：

gcc [-m32|-m64] -shared heapdetect.c -o heapdetect.so

运行您的应用：

LD_PRELOAD=/path/to/heapdetect.so /your/app/here args ...

GCC：如何在 MCU 上完全禁用堆使用？

GCC: How to disable heap usage entirely on an MCU?

gcc

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