如何防止PlatformIO中ARM GCC优化掉未显式调用的函数

使用NUCLEO-F411RE开发板，在VSCode + PlatformIO环境下基于CMSIS框架开发时，遇到编译优化无法关闭的问题：

• 同一份代码在STM32CubeIDE环境下编译烧录后可正常运行
• PlatformIO环境下编译无报错，但烧录后设备完全无响应，初步判断是未被显式调用的函数被编译器优化移除
• 已尝试在代码开头加#pragma GCC optimize("O0")、在platformio.ini的编译选项中加-O0、设置build_type = debug，甚至将__io_putchar的返回值声明为volatile，均未解决问题

测试代码 #

#pragma GCC optimize("O0")

#include "stm32f411xe.h"
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#define GPIOAEN     (1U<<0)
#define GPIOCEN     (1U<<2)
#define PIN5        (1U<<5)
#define PIN13       (1U<<13)
#define LED_PIN     PIN5
#define BTN_PIN     PIN13
#define UART2EN     (1U<<17)
void uart_2_init(void);
void uart2_write(int ch);
void ms_delay(int ms)
{
   while (ms-- > 0) {
      volatile int x=500;
      while (x-- > 0)
         __asm("nop");
   }
}
int __io_putchar(int ch){
    uart2_write(ch);
    return ch;
}

int main(){
    RCC->AHB1ENR |= (GPIOAEN | GPIOCEN);

    GPIOA->MODER |= (1U<<10);
    GPIOA->MODER &=~(1U<<11);

    GPIOC->MODER &=~(1U<<26);
    GPIOC->MODER &=~(1U<<27);
    uart_2_init();
    while (1)
    {
        ms_delay(200);
        printf("hello again from stm32\n\r");

    }

}
void uart_2_init(void){
    RCC->AHB1ENR |= GPIOAEN;
    RCC->APB1ENR  |= UART2EN;

    //PA2 and PA3 alternate
    GPIOA->MODER &=~(1U<<4);
    GPIOA->MODER |= (1U<<5);
    //Alternate function selection
    GPIOA->AFR[0] |= (1U<<8);
    GPIOA->AFR[0] |= (1U<<9);
    GPIOA->AFR[0] |= (1U<<10);
    GPIOA->AFR[0] &=~(1U<<11);
    // USART2 settings
    USART2->BRR = 0x0683;
    USART2->CR1 = 0x0008;
    USART2->CR2 = 0x0000;
    USART2->CR3 = 0x0000;
    USART2->CR1 |=0x2000;
}

void uart2_write(int ch){
    while (!(USART2->SR & 0x0080)){}
    USART2->DR = (ch & 0xFF);

}

原有platformio.ini配置 #

[env:nucleo_f411re]
platform = ststm32
board = nucleo_f411re
framework = cmsis
build_flags =
  -Wall
  -O0
  -v
build_type = debug

无效尝试 #

将__io_putchar返回值声明为volatile，修改后代码如下，仍无法解决问题：

volatile int __io_putchar(int ch){
    uart2_write(ch);
    return ch;
}

按以下步骤逐一排查配置即可解决：

1. 废弃返回值加volatile的错误写法
   volatile修饰函数返回值仅标记返回值本身为易变类型，完全不会阻止编译器对函数的优化、链接时移除操作，这个写法本身没有任何作用。
2. 正确覆盖PlatformIO默认优化等级
   手动在build_flags里加的-O0会被PlatformIO ststm32平台默认注入的编译参数（Debug模式默认-Og，Release模式默认-Os）覆盖，优先级不足。不需要在build_flags里硬写优化参数，直接用PlatformIO内置的optimize配置项指定优化等级即可，修改后的platformio.ini参考：

   [env:nucleo_f411re]
   platform = ststm32
   board = nucleo_f411re
   framework = cmsis
   optimize = -O0
   build_flags =
     -Wall
     -v
   build_type = debug
   

   编译时加了-v参数，可以直接在编译日志里查看gcc调用命令，确认参数中只有-O0、没有-Og/-Os/-O2等其他优化参数，就说明优化等级配置生效。
3. 给非显式调用的函数加used属性
   类似__io_putchar这类被库函数（这里是newlib的printf）隐式调用的函数，编译器在编译当前源文件时无法识别到调用关系，会判定为死代码直接移除。需要给这类函数加GCC的used属性，强制编译器保留该函数，正确写法如下：

   int __attribute__((used)) __io_putchar(int ch){
       uart2_write(ch);
       return ch;
   }
   

   所有中断服务函数、回调函数、库对接桩函数如果没有被显式调用，都建议加这个属性避免被优化。
4. （可选）关闭链接时死段回收
   如果完成以上配置后仍有函数被移除，可以在build_flags中追加以下参数，关闭编译器分段、链接时回收未引用段的默认逻辑：

   -fno-function-sections
   -fno-data-sections
   -Wl,--no-gc-sections
   

   加完后所有写的函数、全局变量都会被完整保留到最终固件里，不会被链接器删除。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lasse