【反复横跳】从AC5到AC6转型之路(1)-补救和准备

撞上电子

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& H% X! F' m7 e- T) o# d* T【说在前面的话】
- X& H3 E7 s3 u8 T* f8 M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。
! d7 N+ U0 N9 [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：
1 \* J+ p! ?1 E0 P  n& Karm gcc
; g- h! _/ T' e
5 A7 L# p. s. @. U+ |别问我为什么，问就是谁用谁知道。
! p+ Z+ u" t& V$ T9 k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？
. |' H) v8 V* U1 I6 y7 q  D$ W3 Y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：
* W( N1 Y$ C6 X7 I# \4 W! H

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？


9 l6 f- N0 P. y( E+ M4 c4 u

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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）。
- a* R) \/ \7 J1 h, a& s
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

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【临时补救】
5 |, t; Z9 x1 J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
7 s. Q& D7 T9 ?. a! B7 `
6 h5 d' V! S5 D; X! C' C4 Q【几颗定心丸】

1、“接头霸王”
9 m% E' p3 `; ^- m' W8 l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：
4 s; x# u2 p# k% Y: w- S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
" }! m2 u* S3 @% `& e: O
0 k2 P: y2 x0 _# w- m! ]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。

" W- `, P' j3 I( y

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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。


6 q9 z: K+ I' t  t& O2、“偷懒是第一生产力”
/ ^4 A/ u8 X( O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。
1 K9 e1 S# _% x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。

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, r% B, ?; X* o( X5 t
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……
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1 }) v+ F6 _8 A4 H! R

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' ]8 f- b! i0 O0 s# F文章链接如下：
+ j  Q+ f% D2 m9 h  u! r. h1 Yhttps://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：

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$ Q: h5 k! Y1 Y/ C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。
" J. h3 z- c! d3 q9 F6 i

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。

4 Y( l+ z0 a/ f( o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）
/ s+ A9 A/ X7 U, s& d- j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：
9 a8 F# _* g3 e2 r1 P% X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。

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+ _6 P2 r! r; q
" A4 L8 e. y- Q/ A, }. ~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。
5 W6 g5 P; A$ f( ?; a/ O! [$ `
% x7 \+ r- J7 m【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，

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# q' E1 F" g9 q, N继而抱有：
# [2 F9 k8 M) c6 T“我要让修改后的代码仍然兼容过去老编译器”；
) {( b: a# I1 M4 P. ]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。

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. f" b. L0 c" h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？

! B5 s# O8 t" l, E8 r; K一般来说，编译器的宏检测有两个思路：
2 V6 {9 V% s3 k  b' C, s2 g5 M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
: C# I7 {$ z3 N8 s8 U. C2 k
" N: `! h$ A9 l4 f! U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：

//!
ote for IAR#undef __IS_COMPILER_IAR__#if defined(__IAR_SYSTEMS_ICC__)#   define __IS_COMPILER_IAR__                  1#endif
, T2 q6 o  R8 T' uArm 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：
( |# |  s/ Q$ C" y& {2 I, W6 _

//!
ote for arm compiler 5#undef __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__#if ((__ARMCC_VERSION >= 5000000) && (__ARMCC_VERSION #   define __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_5__       1#endif//! @}
  J  f1 z* B" a4 q//!
2 a! a( l. ^( Fote for arm compiler 6
0 R  W9 _: }, h& E$ c# s#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：
* r+ G% Y# i# |5 o6 S% ?- D

#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
8 T5 k# v( Q3 J( N- `& c
为了方便大家理解，下面介绍几个上述宏的应用场景：

: [' B& i4 @& |! G' j* g如何在 Arm Compiler 6 下告知编译器 main() 函数不带输入参数
& t+ b, G# f% t' O. X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：
4 ?6 W' T. U6 r

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：
9 N, y/ |5 u  F) ?( s

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6____asm(".global __ARM_use_no_argv
        ");#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：
: \" o! v" y" E- V& Q. S7 l) c

#if __IS_COMPILER_ARM_COMPILER_6__#   ifndef __MICROLIB__asm(".global __ARM_use_no_argv
        ");#   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
" Y$ j$ [6 M. s: S2 i' i* D8 d' B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。
/ h3 \  ~' b* G: qArm Compiler 5和Arm Compiler 6关闭 Semihosting的方法是不同的：
' D! W# R. X* t3 K

#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：
& k, h- {, u/ A( H! N0 p2 a. W

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
. n$ c% b* f  s3 i- X# A

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：
" J# e- R1 X) J% m: Y* n

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：
; `! O7 p1 l0 |

#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？

6 {: H/ x: D# s* K0 K! ~& M- b

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. b3 a1 u- d* m
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
……

$ D( _, R0 O9 ~+ N【说在后面的话】
# m+ j8 m: Y* N. W4 _  A3 o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：

. p7 z: R9 |: |1 b

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不试一试怎么知道呢？

! G" r+ |, P2 a

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3 [3 P  |5 `$ V/ R& [
7 t+ S; r7 ^7 Y3 N. e& A8 E, c/ ?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。
7 |& O6 H' T7 [2 x  S$ n( j2 i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：
- J1 b$ A) b: H; X0 B# pArm Compiler 5：https://developer.arm.com/downloads/-/legacy-compilers
: _' l" s: i5 N9 f& P2 d, m; ^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
, I* |+ q, J; p" j. D  F- o- V) `2 xLLVM Embedded ToolChain for Arm 14.0.0https://github.com/ARM-software/LLVM-embedded-toolchain-for-Arm/releases