【ARM 嵌入式 编译系列 7.4 -- GCC 链接脚本中 ASSERT 函数】

Overview

ASSERT() 是 GNU ld（linker）脚本中的一个非常有用的宏，用于在链接时进行条件检查。

它的语法如下：

ASSERT(expression, "error message")

如果 expression 的值为 false（即为 0），链接器会中断链接，并显示你定义的错误信息。

例子：

ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0xe00, "inst load overflow")

这个语句的含义是：

• INST_LOAD_SIZE 是一个在 linker script 中定义的符号，表示一段区域的大小，通常是 INST（指令段或代码段）加载部分的字节数。

• 0xe00 是十六进制，等于十进制的 3584（3.5 KB）。

• 如果 INST_LOAD_SIZE > 0xe00，说明代码段过大，链接器将报错，并输出 "inst load overflow"。

使用场景

这种断言常用于嵌入式系统或资源受限系统（如 bootloader、裸机程序、microcontroller 上的应用）中，用来保证：

• 某段代码不会超过特定区域（比如 Flash 起始地址+偏移）。

• 某些段的对齐或边界满足要求。

• 多个段之间不会互相覆盖。

示例说明

设想你有如下 linker script 段落：

INST_LOAD_START = ORIGIN(FLASH);
.inst_load :
{
    *(.text)       /* 所有 .text 段 */
    *(.text.*)     /* 所有 .text.子段 */
    *(.rodata)     /* 只读数据 */
    *(.rodata.*)
} > FLASH

INST_LOAD_END = .;
INST_LOAD_SIZE = INST_LOAD_END - INST_LOAD_START;

ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0xe00, "inst load overflow")

这里做了几件事：

1. 定义了一个段 .inst_load，把所有的代码和只读数据放到 FLASH 区域。

2. 使用两个符号 INST_LOAD_START 和 INST_LOAD_END 定位这个段的起止地址。

3. 计算出大小 INST_LOAD_SIZE。

4. 用 ASSERT 保证其大小不超过 0xe00。

如果超出怎么办？

如果你的 .text + .rodata 实际大小超过了 0xe00，链接器报错：

ld: inst load overflow

你就需要：

• 优化代码（裁剪函数、启用 LTO、精简库）。

• 改变 layout，扩大 Flash 映射区域。

• 或者容忍更大的大小，放宽 ASSERT 条件。

小贴士

• 在复杂项目中，多用 ASSERT() 是很好的防御性编程习惯，防止 silent overflow。

• 可以通过 nm 或 objdump -h 检查生成 elf 中段大小，辅助你验证实际使用情况。

• 如果你想打印具体使用的大小，可以写：

  ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0xe00, "inst load overflow: size too big")
  

  但如果你想更详细地打印值，则需要辅助脚本工具，如 objdump + awk 等。

地址信息打印

在 GNU ld 的 linker script 中，ASSERT() 报错时无法直接像 C 语言那样拼接字符串或打印数值（比如 INST_LOAD_SIZE 的值）。但有几种技巧可以在错误信息中间接打印 INST_LOAD_SIZE 的数值，以辅助定位问题。

方法一：使用 ASSERT + DEFINED 机制手动制造错误

INST_LOAD_START = ORIGIN(FLASH);
.inst_load :
{
    *(.text .text.*)
    *(.rodata .rodata.*)
} > FLASH

INST_LOAD_END = .;
INST_LOAD_SIZE = INST_LOAD_END - INST_LOAD_START;

ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0xe00, "inst load overflow")

/* 打印 INST_LOAD_SIZE 的数值（变相输出） */
inst_load_size_debug = INST_LOAD_SIZE;

这个 inst_load_size_debug 会在最终 ELF 文件中作为一个符号出现，可以使用如下命令在出错后查看：

nm -n your_program.elf | grep inst_load_size_debug

方法二：创建多个 ASSERT 分段定位大小（伪“打印”）

这种方法不优雅，但实用：将大小范围分成几段，分别报不同错，从而间接推测数值范围：

ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0x1000, "INST_LOAD_SIZE > 0x1000")
ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0x0e00, "INST_LOAD_SIZE > 0x0e00")
ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0x0c00, "INST_LOAD_SIZE > 0x0c00")
ASSERT(INST_LOAD_SIZE <= 0x0a00, "INST_LOAD_SIZE > 0x0a00")

• 如果只有最后一个断言失败：INST_LOAD_SIZE > 0xa00，表示大小在 0xa00～0xc00 之间。

方法三：使用 --defsym 和脚本外部配合打印

在编译后脚本中增加：

echo "INST_LOAD_SIZE: $(nm -S your_program.elf | grep inst_load_size_debug)"

或者使用 objdump:

arm-none-eabi-objdump -t your_program.elf | grep inst_load_size_debug

方法四：编译失败后使用 size 工具查看段大小

size your_program.elf

会打印 .text、.rodata 的大小，总计是否超过限制。

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总结

由于 ASSERT() 的限制，不能直接在错误信息中打印数值，但可以通过：

• 将数值保存为符号供 nm/objdump 查看

• 用多个 ASSERT 模拟区间“打印”

• 编译失败后用 size/nm 等工具配合查看