一个 no_std Rust环境

嵌入式编程这个词被广泛用于许多不同的编程场景中。小到RAM和ROM只有KB的8位机(像是ST72325xx),大到一个具有32/64位4核Cortex-A53和1GB RAM的系统,比如树莓派(Model B 3+)。当编写代码时,取决于你的目标环境和用例,将会有不同的限制和局限。
通常嵌入式编程有两类:

主机环境下

这类环境与一个常见的PC环境类似。意味着向你提供了一个系统接口比如 POSIX,使你能和不同的系统进行交互,比如文件系统,网络,内存管理,进程,等等。标准库相应地依赖这些接口去实现了它们的功能。可能有某种sysroot并限制了对RAM/ROM的使用,可能还有一些特别的硬件或者I/O。总之感觉像是在专用的PC环境上编程一样。

裸机环境下

在一个裸机环境中,程序被加载前,环境中不存在代码。没有系统提供的软件,我们不能加载标准库。相反地,程序和它使用的crates只能使用硬件(裸机)去运行。使用no-std可以防止rust读取标准库。标准库中与平台无关的部分在libcore中。libcore剔除了那些在一个嵌入式环境中非必要的东西。比如用于动态分配的内存分配器。如果你需要这些或者其它的某些功能,通常会有提供这些功能的crates。

libstd运行时

就像之前提到的,使用libstd需要一些系统集成,这不仅仅是因为libstd使用了一个公共的方法访问操作系统,它也提供了一个运行时环境。这个运行时环境,负责设置堆栈溢出保护,处理命令行参数,并在一个程序的主函数被激活前启动一个主线程。在一个no_std环境中,这个运行时环境也是不可用的。

总结

#![no_std]是一个crate层级的属性,它说明crate将连接至core-crate而不是std-crate。libcore crate是std crate的一个的子集,其与平台无关,它对程序将要运行的系统没有做要求。比如,它提供了像是floats,strings和切片的APIs,暴露了像是与原子操作和SIMD指令相关的处理器功能的APIs。然而,它缺少涉及到平台集成的那些APIs。由于这些特性,no_std和libcore代码可以用于任何引导程序(stage 0)像是bootloaders,固件或者内核。

概述

特性no_stdstd
堆 (dynamic memory)*
容器 (Vec, BTreeMap, etc)**
栈溢出保护
在进入main之前运行的初始化代码
libstd available
libcore available
编写固件,内核,或者引导程序

* 只有在你使用了 alloc crate 并设置了一个适合的分配器后,比如alloc-cortex-m后可用.

** 只有在你使用了 collections crate 并配置了一个全局默认的分配器后可用.

** 由于缺少安全的随机数产生器,所以无法使用HashMap和HashSet.

参见