ARC GNU工具链构建过程中链接器错误分析与解决方案

ARC GNU工具链构建过程中链接器错误分析与解决方案

在构建ARCv3架构的原生工具链（包括arc32-native-uclibc和arc64-snps-native-gnu）时，开发人员遇到了一个典型的链接器错误问题。本文将深入分析该问题的技术背景、产生原因以及解决方案。

问题现象

在工具链构建过程中，链接阶段出现如下关键错误信息：

relocation truncated to fit: R_ARC_S25W_PCREL_PLT against symbol `__cxa_allocate_exception'

这表明链接器在处理位置无关代码（PIC）时，遇到了重定位截断问题——编译器生成的指令无法容纳目标地址的偏移量。

技术背景

1. 重定位类型分析：

   • R_ARC_S25W_PCREL_PLT是ARC架构特有的重定位类型，表示25位有符号偏移的PC相对PLT跳转
   • 这种重定位方式用于支持位置无关的可执行文件（PIE）

2. 优化级别影响：

   • 在GCC 14版本中，编译器生成的代码体积显著增大
   • 默认的-O1优化级别会导致函数间距离超出25位偏移量范围（±16MB）

3. 工具链构建特点：

   • 原生工具链需要构建完整的运行时库（如libstdc++.a）
   • 异常处理机制会引入额外的跳转和符号引用

根本原因

该问题的核心在于：

1. 代码体积膨胀导致函数间距离超出重定位范围
2. ARC Classic架构的指令集限制（25位偏移）
3. 构建脚本中使用了不合适的优化级别（-O1）

解决方案

经过技术分析，我们采取了以下改进措施：

1. 优化级别调整：

   • 将构建参数从-O1改为-Os（优化代码大小）
   • 这种优化级别会：
     • 减少生成的代码体积
     • 确保函数间距离在重定位范围内
     • 保持合理的性能表现

2. GCC补丁修正：

   • 针对GCC 14版本中的特定bug提交了修复补丁
   • 修正了异常处理相关的代码生成问题

实施效果

经过上述修改后：

• 工具链构建过程顺利完成
• 生成的原生编译器可以正确链接大型C++程序
• 保持了工具链的稳定性和兼容性

经验总结

在构建嵌入式架构的工具链时，需要特别注意：

1. 目标架构的指令集限制（如偏移量范围）
2. 不同GCC版本间的代码生成差异
3. 优化级别对最终二进制的影响
4. 原生工具链构建的特殊性（需要自举）

建议开发者在类似场景下：

• 优先考虑-Os优化级别
• 密切关注工具链组件的版本兼容性
• 建立完整的构建验证机制