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从AC5到AC6转型之路（1）——补救和准备

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【说在前面的话】

时间大约在2015年，Arm第一次在

MDK 5.20

中引入了

Arm Compiler 6

（那时候的版本是 6.9），正式拉开了Arm官方编译器从第五版（armcc）到第六版（armclang）升级替换的序幕……

嵌入式行业的长尾效应是及其突出的，且不说都2022年了还有很多人在坚持 MDK4，即便是从“

Arm在2017年对外宣布停止维护 Arm Compiler 5

”算起，如今5年过去了，坚持使用 armcc 的用户仍然不在少数。


Arm Compiler 5

，也就是大家口中的

armcc

，它很弱么？相对免费的工具链

arm gcc

来说，它还是强很明显；但你要说它非常能打么？作为一个“理论上”收费的编译器，它甚至已经全方位落后于最新发布的“免费开源”编译器

LLVM Embedded ToolChain For Arm 14.0.0

（clang），更不用说现在的当红贵人

Arm Compiler 6（armclang）

了。

如果非要我给出一份“不负责任”的编译器性能对比的话，这是独属于我的答案：


arm gcc < armcc < clang < IAR <= armclang

别问我为什么，问就是谁用谁知道。

如果不是因为产品存在 Golden Code（屎山），只要你选定了Arm Compiler 而不是IAR，既然横竖要使用付费编译器，为什么不用Arm例行维护（几乎每半年不到就发布一个新版本）的Arm Compiler 6，而继续死守Arm Compiler 5呢？


有的人说“Arm Compiler 6不如Arm Compiler 5”稳定

。这里给出我的几个反驳的几个理由，

但我不指望能说服那些抱有这类想法的人

：


  • Arm Compiler 5已经停止维护，Arm Compiler 6还在持续更新

    。没有bug的编译器是不存在的，一个生命周期已经结束的编译器就几乎不在存在修复已有bug和未发现bug的可能性；而一个积极维护的编译器则可以及时的将发现的问题进行修复；

  • Arm Compiler 5过去只有Arm维护，

    而 Arm Compiler 6是基于LLVM（clang）的商业化改进版，这里LLVM是一个开源项目，由众多的个人和商业组织共同维护，

    参考过去gcc的成功——

    这么多“大聪明”在盯着的项目，即便发现错误，估计也是“分分钟”就被拿去“邀功请赏”了吧？

  • 虽然我在实际使用中抓到（报告并得到修复）的Arm Compiler 6 bug的数量超过在座99%的人，但正因如此，我知道要遇到一个Arm Compiler 6的bug有多难——更多时候，其实是我们自己对编译器理解不深刻，甚至是基于自己对C语法的错误认知导致的“乌龙”。在我看来，

    与其怀疑Arm Compiler 6不稳定，不如怀疑下自己对C语言的理解

    。


  • 不要屈服于由“未知带来的恐惧”，不要拿“污名化”当做掩盖自己“偷懒和无知”的遮羞布

    （对这句话感到愤怒的人，我送你一句：爱听不听，欢迎取关，谢谢）。

看到这里，如果你决定继续往下阅读，我就

假设你已经有兴趣去尝试使用Arm Compiler 6 来逐步取代已有的 Arm Compiler 5了

。基于这一前提，我们将用随后的一系列文章来介绍：

  • 短期内：

    MDK 5.37 抛弃 armcc 的补救措施

  • 中期：从 armcc 向 armclang 进行

    过渡时期的一些快速应对的方法

  • 面对一些

    armcc 独有的编译器特性的应对方法

    吧


【临时补救】

虽然最新的 MDK 抛弃了Arm Compiler 5，但它仍然允许我们通过手动添加的方法将其请回来，具体方法我在《

惊爆内幕：老MDK也可以使用新编译器

》文章中已经详细介绍过，这里就不再赘述，值得补充说明的是：

1、

新MDK也可以手工添加老版本的编译器

，不要被文章的标题限制住了思路

2、Arm Compiler 5的下载链接如下：

https://developer.arm.com/downloads/-/legacy-compilers


【几颗定心丸】


1、“接头霸王”

我们知道MDK是一个集成开发环境（

Integrated Development Environment

），它默认原生支持

Arm Compiler 5（armcc）

、

Arm Compiler 6（armclang）

和

arm gcc

。虽然这三个编译器都是由Arm所维护和提供的，但前两者算是彼此兼容的编译器：


  • 使用共同的 armlink


  • 使用相同的方式来描述地址空间布局

    （分散加载脚本 scatter script）

  • 从

    Arm Compiler 6.14

    开始，

    armclang

    甚至开始支持

    armasm

    的汇编语法了

实际上可以认为，

armcc

和

armclang

是一对连体兄弟，身子是

armlink

，而两个脑袋分别是

armcc

和

armclang

。大约是这种感觉，你体会下。

作为定心丸的结论是：

  • 原来

    Arm Compiler 5

    项目下的所有库

    （*.lib）

    都可以在

    Arm Compiler 6

    下直接使用

  • 原来由

    Arm Compiler 5

    生成的对象文件

    （*.o）

    都可以在

    Arm Compiler 6

    下直接使用

  • 原来

    Arm Compiler 5

    下所用到的“

    几乎所有

    ” armlink 相关的特性都可以在

    Arm Compiler 6

    直接使用（因为基本就是同一个armlink，所以几乎不存在“移植”的说法）

当然，还是有一些特例的，比如

__attribute__((at(地址)))

语法，这个我们将出一个专题来介绍应对方式。


2、“偷懒是第一生产力”

由于

Arm Compiler 6

脱胎于

LLVM

，因此在汇编语法上它也继承了

clang

的特性——使用

GNU Assembly Syntax

，而非 Arm 此前一直尝试推广的

Unified Assembly Language（UAL）

汇编语法。

由于 Arm Compiler 5 一直使用的是 UAL 汇编语法，广大用户长时间来积累了大量使用该语法编写的 .s 文件。

汇编原本就是个头疼的东西——不到万不得已谁写汇编啊？对很多项目来说，且不说汇编原本就是少数大牛才敢碰的东西——几乎就是“Golden Code（屎山）”的代名词，实际上，这些“历史尘埃”的作者可能早就已经离职了——就算你把本人找回来，恐怕很多时候连当事人自己也是狗咬刺猬无法下嘴了。

尽管 Arm 专门写了一个名为《

Migrating from armasm to the armclang Integrated Assembler

》的文档来“教大家做事”，但社区的反馈可想而知……

文章链接如下：

https://developer.arm.com/documentation/100068/0618/Migrating-from-armasm-to-the-armclang-Integrated-Assembler?lang=en

在众多“我不想，你求我啊……”的声音中，Arm Compiler 6从 6.14版本开始，重新把 UAL 的支持加了回来，并在 MDK 中引入了这样一个选项：

这里几个选项的意义如下：


  • armclang（Auto Select）

    ：使用 armclang 来编译汇编源代码（对应命令行选项

    -masm=auto

    ），然后armclang会根据语法风格自动决定是当做 GNU Assembly Syntax 来处理，还是使用 UAL 语法来解析。

    我吐血推荐使用这个选项

    。


  • armclang （GNU Syntax）

    ：使用

    armclang

    来编译汇编源代码（对应命令行选项

    -masm=gnu

    ），然后强制使用 GNU 汇编语法风格。


  • armclang （Arm Syntax）

    ：使用

    armclang

    来编译汇编源代码（对应命令行选项

    -masm=armasm

    ），然后强制使用 UAL 汇编语法风格。

其实，这里

armclang

也是个二道贩子——它也是调用

armasm

来完成编译的，只不过在这之前，它会默认用C预编译器对汇编源代码进行预处理，换句话说，折磨

armasm

很多年的“如何在汇编代码中使用C语言宏和预处理”的问题，得到了根治——你可以大大方方的在汇编代码里用 #include、各类宏定义和 #if 了。


  • armasm（Arm Syntax）

    ：直接使用

    armasm

    来编译汇编源代码。该选项对 老的 UAL 源代码文件兼容性最好。如果使用

    armclang

    （Arm Syntax）遇到问题，不妨用这个选项来试一下——一般都可以顺利解决问题。

怎么样，不用修改屎山了，是不是如释重负？


3、在线汇编（Inline Assembly）和嵌入C代码的汇编（Embedded Assembly）

无论你是否了解

Arm Compiler 5

所支持的这两种在C语言中使用汇编的方法，也不用关心它们的区别，结论是——任何

Arm Compiler 5

下的C代码只要使用了上述两种方法之一，基本上就是“需要手工干预”的。

这里我给出一个万能药方：


对这部分C源文件，请使用 armcc 编译，生成 .o 后扔到 Arm Compiler 6里直接参与链接即可

。

当然，如果你有兴趣依照前面文档里的介绍进行改写，我祝你好胃口。

至于如何让改写后的C代码同时兼容

Arm Compiler 5

和

Arm Compiler 6

，就离不开下面的内容了——

它也是我们后续一系列差异化改造的基础

。


【如何检测编译器】

一般来说，当我们要对某一部分代码进行跨编译器移植的时候，当然可以按照新语法一改了之，但对很多人来说，老的编译器总是会让大家萌生一种说不上来的留念之情，

继而抱有：


“我要让修改后的代码仍然兼容过去老编译器”；

或是：


“老代码删除太可惜了，我要留下来，以后万一有用呢？”

这样的想法。我也是这么想的。

要做到这一点，就绕不开一个核心问题：

如何可靠的检测出当前编译器版本呢？

一般来说，编译器的宏检测有两个思路：


  • 借助某一编译器独有的特征宏来判断编译器


  • 借助多个编译器共有但值不同的宏来判断

对于第一种思路，有两个比较有名的宏：

__GNUC__

和

__clang__

。过去，很多人喜欢用下面的代码来判断编译环境是否是

GCC

或者

CLANG

： 

#if defined(__GNUC__)    /* 我觉得编译器gcc */#endif
#if defined(__clang__)    /* 我觉得编译器是 clang */#endif

然而，遗憾的是，由于很多编译器都在某种程度上对

GCC

扩展提供支持，因而也会定义宏

__GNUC__

，比如

armcc

、

armclang

、

clang

、

IAR

都定义了该宏……因此，它几乎失去了GCC特征宏的价值，退化为“当前编译器支持

GCC

扩展（但具体哪些

GCC

扩展，这就看我心情了）”的标志。其实

__clang__

宏也是类似的情况，因为

armclang

也会定义该宏，毕竟

Arm Compiler 6

是从LLVM中派生而出的。

当然，更为常见和有用的编译器特征宏是 __IAR_SYSTEMS_ICC__ ，借助它的帮助，我们可以判断当前开发环境是否为 IAR： 

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


Arm Compiler 5

和

Arm Compiler 6

都是

Arm Compiler

，区别它们二者有很多方法，但官方推荐的方法是判断宏

__ARMCC_VERSION

的值。从名字上就可以看出，这是一个自

armcc

以来一直延续到

armclang

的共有宏，它保存了编译器的版本，因此我们很容易编写出如下的宏：​​​​​​​ 

//! \note 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//! @}
//! \note 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

借助它们的帮助，我们可以很容易的通过判断

__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__

和

__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__

的值是否为“1”来确定当前的编译器版本。在只关心当前编译器是否为Arm Compiler，而不在乎它具体是哪个版本时，可以借助

__IS_COMPILER_ARM_COMPILER__

来进行判断。

假设我们的代码只考虑支持

gcc

、

clang

、

iar

、

armcc

和

armclang

，那么利用排除法，我们就可以轻松的判断当前编译环境是否是

GCC

或

LLVM

了：​​​​​​​ 

#undef  __IS_COMPILER_LLVM__#if defined(__clang__) && !__IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__#   define __IS_COMPILER_LLVM__                 1#else//! \note 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

简单说一下这里的思路：

1、在排除了

Arm Compiler 6

的前提下，根据

__clang__

来判断当前编译器是否为

LLVM

（即：

__IS_COMPILER_LLVM__

）；

2、在排除了

LLVM

、

Arm Compiler

和

IAR

的前提下，根据

__GNUC__

来判断当前编译器是否为

GCC

为了方便大家理解，下面介绍几个上述宏的应用场景：


  • 如何在 Arm Compiler 6 下告知编译器 main() 函数不带输入参数

默认情况下（使用默认的 libc），

Arm Compiler


6

会认为

main()

函数是带有标准的输入参数的： 

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

哪怕你强行把 main() 函数写成无需输入参数的情况，编译器也还是会准备好参数——而准备参数的过程很有可能会导致

hardfault

（这里会涉及到

semihosting

的问题，比较头疼，暂时不表）。为了解决这一问题，我们一般这么做：​​​​​​​ 

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6____asm(".global __ARM_use_no_argv\n\t");#endif

又因为

MicroLib

不存在该问题，因为我们可以根据（MDK会追加的一个宏）

__MICROLIB

，来做一个小小的区分：​​​​​​​ 

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__#   ifndef __MICROLIB__asm(".global __ARM_use_no_argv\n\t");#   endif#endif

也就是当且仅当我们使用

Arm Compiler 6

，且不使用

MicroLib

的时候，通过专门的语法结构来告诉编译器：

main()

函数没有传入参数。


  • 如何关闭 Semihosting

你有没有遇到过这样神奇的情景：在调试模式下，程序可以正常运行；一旦退出调试模式，系统就死机了，重新进入调试模式后，发现系统进入了Hardfault。恭喜你，这很可能就是（默认开启的）

semihosting

在作怪。关于Semihosting的内容，篇幅过大，不在本文讨论之列。今天我们只介绍一下如何关闭它。


Arm Compiler 5

和

Arm Compiler 6

关闭

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__    #pragma import(__use_no_semihosting)#endif

一旦关闭了

Semihosting

，

Arm Compiler 6

就可能会报告类似如下的错误： 

Error: L6915E: Library reports error: __use_no_semihosting was requested, but _sys_exit was referenced

简单解释下原因：

Arm Compiler 6

依赖的一个函数

_sys_exit()

原本是用

Semihosting

方式默认提供的，现在你把

Semihosting

关闭了，所以你要负责到底。知道了原因，解决方法也很简单——缺这个函数，我们提供一个就行：​​​​​​​ 

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__void _sys_exit(int ret){    (void)ret;    while(1) {}}#endif

类似的情况还会发生在一个叫

_ttywrch()

的函数上，我们可以如法炮制：​​​​​​​ 

/* 为 arm compiler 5 和 arm compiler 6 都添加这个空函数 */#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER__void _ttywrch(int ch){    ARM_2D_UNUSED(ch);}#endif

  • 如何解决使用

    assert.h

    引发的问题

很多代码都有使用

assert()

来截获错误的习惯，当我们使用

Arm Compiler 6

且开启

MicroLib

的时候，由于

MicroLib

并不提供对

assert()

底层函数的具体实现，

当我们没有定义 NDEBUG 来关闭 assert() 时

，会在链接阶段看到如下的编译错误： 

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

知道原因后，解决也很简单：既然

MicroLib

没提供实现，我们就自己提供一个好了：

​​​​​​​ 

#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

既然上述这套

__IS_COMPILER_xxxx__

这么好用，我们可以从哪里获得呢？

目前已知的获取渠道

包括但不限于

：

  • 从本文抄下来

  • 包含获取

    perf_counter

    并包含

    perf_counter.h

  • 在存在

    arm-2d

    的情况下，直接包含

    arm_2d.h

    或者

    arm_2d_utils.h

……


【说在后面的话】

我承认

Arm Compiler 5

迁移到

Arm Compiler 6

不是一个轻松的过程，但也绝非大家想象的那样痛苦，很多时候，也许只是在

MDK

中更换一个选项那么简单：

不试一试怎么知道呢？


对主流芯片大厂，比如 ST和NXP来说，它们的库早就完成了对 Arm Compiler 6的支持，

可以说如果你遇到编译器兼容问题，应该首先

考虑下载最新版本的驱动库

。

本文介绍的方法，基本上可以应对常见的从

Arm Compiler 5

到

Arm Compiler 6

可能遇到的问题。这当然不是一份万能的解药，对于一些特殊的情况，我们将在后续文章中进行专题讨论。


最后附上各类编译器的下载链接：


Arm Compiler 5：

https://developer.arm.com/downloads/-/legacy-compilers


Arm Compiler 6：

https://developer.arm.com/downloads/-/arm-compiler-for-embedded


Arm GCC：

https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/downloads


LLVM Embedded ToolChain for Arm 14.0.0

https://github.com/ARM-software/LLVM-embedded-toolchain-for-Arm/releases


也可以在关注公众号【裸机思维】后，发送消息LLVM获得