Picolibc

Picolibc 是面向嵌入式系统的完整 C 库实现，以 C17 (ISO/IEC 9899:2018) 和 POSIX 2018 (IEEE Std 1003.1-2017) 标准为目标。它是外部开源项目，以 Zephyr 模块形式提供；Zephyr SDK 也为每种受支持架构附带预编译版本（libc.a）。

备注

Picolibc 也可用于 GNU Arm Embedded 等第三方工具链。

Zephyr 实现了由 Picolibc 标准 C 库函数调用的“API 钩子”函数。这些函数位于 lib/libc/picolibc/，将库内部系统调用转换为等效的 Zephyr API 调用。

Picolibc 模块

以 Zephyr 模块形式构建时，可以通过多个配置项调整库的功能集，在支持的功能与生成函数的代码体积之间权衡。由于标准 C++ 库必须针对目标 C 库编译，因此使用标准 C++ 库的应用不能使用 Picolibc 模块。构建该模块会增加应用的编译时间。

在应用配置文件中选择 CONFIG_PICOLIBC_USE_MODULE，即可启用 Picolibc 模块。

将 Picolibc 模块更新到新版本时，也必须将 Zephyr SDK 工具链附带的 Picolibc 更新到同一版本。

工具链中的 Picolibc

从 0.16 版本开始，Zephyr SDK 为每种目标架构提供预编译的 Picolibc 和 libstdc++。

在应用配置文件中取消选择 CONFIG_PICOLIBC_USE_MODULE，即可使用工具链版本的 Picolibc。

对于每个 Zephyr 版本，只要使用 推荐的 Zephyr SDK 版本，工具链附带的 Picolibc 就保证与 Picolibc 模块 保持同步。

工具链未附带 Picolibc 时的构建

即使工具链未附带 Picolibc，仍可通过从源码构建来使用它。注意，Picolibc 模块 中的限制仍然适用。

工具链未附带 Picolibc 时，必须启用 CONFIG_PICOLIBC_SUPPORTED 才能构建。例如，需要在工具链 Kconfig 文件中添加：

config TOOLCHAIN_<name>_PICOLIBC_SUPPORTED
   def_bool y
   select PICOLIBC_SUPPORTED

启用 CONFIG_PICOLIBC_SUPPORTED 后，如果工具链未附带 Picolibc，构建系统会自动通过模块从源码构建它。

格式化输出

Picolibc 支持所有标准 C 格式化输入输出函数，包括 printf()、fprintf()、sprintf() 和 sscanf()。

Picolibc 的格式化输入输出实现支持 C17 和 POSIX 2018 定义的所有格式说明符，但有以下例外：

Printk、cbprintf 及相关函数

使用 Picolibc 时，Zephyr 格式化输出函数通过 stdio 调用实现，包括：

  • printk、snprintk 和 vsnprintk

  • cbprintf 和 cbvprintf

  • fprintfcb、vfprintfcb、printfcb、vprintfcb、snprintfcb 和 vsnprintfcb

使用带标记参数（CONFIG_CBPRINTF_PACKAGE_SUPPORT_TAGGED_ARGUMENTS 和 CBPRINTF_PACKAGE_ARGS_ARE_TAGGED）时，cbpprintf 调用不会使用 Picolibc。由于 cbprintf 函数并不完全符合 C/POSIX，这些代码的输出格式可能与 Picolibc 不同。

数学函数

Picolibc 为 float、double 和 long double 数学运算提供完整的 C17／IEEE STD 754-2019 支持，但 long double 版本的贝塞尔函数除外。

线程局部存储

在受支持的平台上，Picolibc 使用线程局部存储（TLS）保存应由各线程独有的数据，例如 errno。因此，使用 Picolibc 时会启用 TLS 支持。所有 TLS 变量均从线程栈区域分配，可能使所需栈大小增加几个字节。

C 库局部变量

Picolibc 使用少量内部变量进行堆管理等工作，统一放入名为 z_libc_partition 的专用内存分区。使用 CONFIG_USERSPACE 和内存域的应用，必须确保调用 Picolibc 时活动的任何内存域都包含该分区。

动态内存管理

Picolibc 使用 公共 C 库 提供的 malloc 系列 API 实现，后者基于 内核内存堆 API。