问题描述
我正在学习编写裸机 ARM Cortex-A7 固件以在带有半主机的 QEMU 上运行。我知道 ARM GCC 有一个名为 newlib 的 libc 实现，它支持常用 libc 函数的半主机。所以我试图让 newlib 也能工作。
解决了很多问题，代码终于在 QEMU 上正常运行了：https://github.com/iNvEr7/qemu-learn/tree/master/semihosting-newlib
（注意：QEMU 5.2.0 似乎有一个 bug，它会导致 newlib 对 HEAPINFO 的半主机调用崩溃，所以要在 QEMU 上运行我的代码，你必须编译 QEMU master，并使用 make run 目标来运行在 tmux 会话中使用 QEMU 编写代码）
不过，我想找到一些我在与 newlib 集成时遇到的一些问题的答案。
据我所知，newlib 作为一个 libc 实现，提供了一个 crt0 例程，用于初始化应用程序的内存区域，包括 .bss、.data、heap 和 stack。
但是，根据我的测试，GCC 链接的 crt0 没有初始化 .bss 和 .data 区域，并且会因此导致后来的 crt0 例程崩溃。
所以我必须为 .bss 和 .data 编写我自己的初始化代码才能使其正确运行。
所以我想了解一下我的做法是否正确？我是否遗漏了一些可以让 newlib 为我初始化这些区域的东西？还是习惯自己做初始化？
注意：我使用的是 arm-none-eabi-gcc stable 9-2019-q4-major
解决方法
我似乎遇到了 newlib 本身的错误，而且由于一些偶然的运气，我当前的代码运行良好。
所以我将我的工具链更新为 gcc-arm-none-eabi-10-2020-q4-major 并尝试编译相同的代码。这次又崩溃了。
所以我附加了 GDB 并逐步检查了 ctr0 汇编代码，试图找出原因。
事实证明，this line of code 正在将标签地址加载到 r1，但它应该加载该标签地址中的内容，即 ldr r1,.LC0 而不是 adr r1,.LC0 。
这个错字的后果是 heapinfo semihosting 调用返回的数据覆盖了该标签之后的其他数据，其中包含有关内存区域的信息。它反过来影响了后面 crt0 例程中的 .bss 初始化代码。在我之前使用旧工具链进行的测试中，幸运的是它没有崩溃，但使用最新的工具链，此类错误会导致致命的崩溃。
我也意识到 5.2.0 QEMU 崩溃也可能是由这个 newlib 错误引起的，而不是 QEMU 问题。不知何故，主 QEMU 版本的行为不同，导致崩溃消失。
我已经向 newlib 提交了一个补丁。令我惊讶的是，一个简单的hello world程序就可以揭示这样一个致命的错误，却不知不觉地溜走了这么多年。
总之，我的问题好像也被我的挖掘解答了。如果 newlib 工作正常，它应该已经初始化了 .bss 部分。但是 newlib 中没有代码来初始化 .data 部分，我们必须为裸机手动执行。
情节扭曲：从 newlib 邮件列表中回来。事实证明，newlib 的实现确实正确地符合 ARM 规范：
其中“参数寄存器包含指向四字段数据块的指针的地址。”
相反，QEMU 进行了误解并写入了错误的地址。将向 QEMU 提交问题。