Clang+CMake交叉编译ARM Cortex M4固件启用C++异常失效且生成.got段问题

修复方案 #

1. 消除不必要的GOT段 #

你遇到的GOT段自动插入问题，本质是Clang默认启用了位置无关代码（PIC）生成，静态链接的裸机固件完全不需要该特性。在CMAKE_CXX_FLAGS_INIT和CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS_INIT中添加以下编译参数，即可彻底关闭PIC相关逻辑，不再生成GOT段：

-fno-pic -fno-pie -fno-plt

添加后不需要再手动修改链接脚本插入.got段配置，也不会再出现全局变量地址偏移错误的问题。

2. 匹配异常处理模型 #

Clang针对ARM Cortex-M裸机目标，需要显式指定与GCC libgcc兼容的异常处理和调用约定，在CMAKE_CXX_FLAGS_INIT中补充以下参数：

-funwind-tables
-fasynchronous-unwind-tables
-mabi=aapcs

上述参数会强制Clang生成符合ARM AAPCS标准的调用栈，以及GCC libgcc可识别的unwind栈信息，用于异常抛出后的栈展开。

3. 调整链接库顺序 #

链接器按照从左到右的顺序解析符号依赖，你当前的链接库顺序不符合C++异常处理的依赖关系，将CMAKE_EXE_LINKER_FLAGS_INIT最后的库参数调整为：

-lstdc++ -lgcc -lc -lm -lnosys -lgcc

调整逻辑是：libstdc++的异常实现依赖libgcc的unwind功能，libc依赖libgcc的内置函数，末尾重复添加-lgcc用于解决libgcc和libc之间的循环依赖问题。

4. 兼容性排查 #

如果完成上述配置后异常仍然无法捕获，按以下步骤排查：

• 临时删除编译和链接参数中的-flto选项测试，LLVM 13的LTO实现与GCC 10的libgcc存在已知的unwind符号兼容问题，关闭LTO后如果异常正常工作，可升级LLVM到15及以上版本，或添加LTO参数-Wl,-plugin-opt=-emulated-tls解决兼容问题。
• 使用arm-none-eabi-readelf -u 编译生成的elf文件命令验证unwind段是否正常生成，如果没有输出unwind信息，回到第二步确认编译参数是否正确添加。
• 在HardFault_Handler中添加断点，查看故障触发时的调用栈，确认是否是__cxa_throw函数执行过程中触发的异常，如果是则检查链接的libgcc是否是对应Cortex-M4硬浮点版本的库。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者K. Koovalsky