移除标准库依赖¶

由于后续实验需要 rustc 编译器缺省生成RISC-V 64的目标代码，所以我们首先要给 rustc 添加一个target : riscv64gc-unknown-none-elf 。这可通过如下命令来完成：

$ rustup target add riscv64gc-unknown-none-elf

然后在 os 目录下新建 .cargo 目录，并在这个目录下创建 config 文件，输入如下内容：

# os/.cargo/config
[build]
target = "riscv64gc-unknown-none-elf"

这将使 cargo 工具在 os 目录下默认会使用 riscv64gc-unknown-none-elf 作为目标平台。这种编译器运行的平台（x86_64）与可执行文件运行的目标平台不同的情况，称为 交叉编译 (Cross Compile)。

移除 println! 宏¶

我们在 main.rs 的开头加上一行 #![no_std]，告诉 Rust 编译器不使用 Rust 标准库 std 转而使用核心库 core。重新编译，报错如下：

错误

$ cargo build
   Compiling os v0.1.0 (/home/shinbokuow/workspace/v3/rCore-Tutorial-v3/os)
error: cannot find macro `println` in this scope
--> src/main.rs:4:5
  |
4 |     println!("Hello, world!");
  |     ^^^^^^^

println! 宏是由标准库 std 提供的，且会使用到一个名为 write 的系统调用。无论如何，我们先将这行代码注释掉。

提供语义项 panic_handler¶

错误

$ cargo build
   Compiling os v0.1.0 (/home/shinbokuow/workspace/v3/rCore-Tutorial-v3/os)
error: `#[panic_handler]` function required, but not found

标准库 std 提供了 Rust 错误处理函数 #[panic_handler]，其大致功能是打印出错位置和原因并杀死当前应用。但核心库 core 并没有提供这项功能，得靠我们自己实现。

新建一个子模块 lang_items.rs，在里面编写 panic 处理函数，通过标记 #[panic_handler] 告知编译器采用我们的实现：

// os/src/lang_items.rs
use core::panic::PanicInfo;

#[panic_handler]
fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

在把 panic_handler 配置在单独的文件 os/src/lang_items.rs 后，需要在os/src/main.rs文件中添加以下内容才能正常编译整个软件：

// os/src/main.rs
#![no_std]
mod lang_items;
// ... other code

注意，panic 处理函数的函数签名需要一个 PanicInfo 的不可变借用作为输入参数，它在核心库中得以保留，这也是我们第一次与核心库打交道。之后我们会从 PanicInfo 解析出错位置并打印出来，然后杀死应用程序。但目前编译出的简单OS在运行时如果遇到错误什么都不做，只在原地 loop 。

移除 main 函数¶

重新编译，又有了新错误：

错误

$ cargo build
   Compiling os v0.1.0 (/home/shinbokuow/workspace/v3/rCore-Tutorial-v3/os)
error: requires `start` lang_item

编译器提醒我们缺少一个名为 start 的语义项。 start 语义项代表了标准库 std 在执行应用程序之前需要进行的一些初始化工作。由于我们禁用了标准库，编译器也就找不到这项功能的实现了。

在 main.rs 的开头加入设置 #![no_main] 告诉编译器我们没有一般意义上的 main 函数，并将原来的 main 函数删除。这样编译器也就不需要考虑初始化工作了。

$ cargo build
   Compiling os v0.1.0 (/home/shinbokuow/workspace/v3/rCore-Tutorial-v3/os)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.06s

至此，我们终于移除了所有标准库依赖。目前的主要代码包括 main.rs 和 lang_items.rs ，大致内容如下：

// os/src/main.rs
#![no_main]
#![no_std]
mod lang_items;
// ... other code


// os/src/lang_items.rs
use core::panic::PanicInfo;

#[panic_handler]
fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {
    loop {}
}

分析被移除标准库的程序¶

首先安装 cargo-binutils 工具集：

我们可以通过各种工具来分析目前的程序：

[文件格式]
$ file target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os
target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os: ELF 64-bit LSB executable, UCB RISC-V, ......

[文件头信息]
$ rust-readobj -h target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os
   File: target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os
   Format: elf64-littleriscv
   Arch: riscv64
   AddressSize: 64bit
   ......
   Type: Executable (0x2)
   Machine: EM_RISCV (0xF3)
   Version: 1
   Entry: 0x0
   ......
   }

[反汇编导出汇编程序]
$ rust-objdump -S target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os
   target/riscv64gc-unknown-none-elf/debug/os:       file format elf64-littleriscv

通过 file 工具对二进制程序 os 的分析可以看到，它好像是一个合法的 RV64 执行程序，但 rust-readobj 工具告诉我们它的入口地址 Entry 是 0。再通过 rust-objdump 工具把它反汇编，没有生成任何汇编代码。可见，这个二进制程序虽然合法，但它是一个空程序，原因是缺少了编译器规定的入口函数 _start 。

从下一节开始，我们将着手实现本节移除的、由用户态执行环境提供的功能。

注解

本节内容部分参考自 BlogOS 的相关章节。