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深入Rust no_std开发（从零开始掌握嵌入式Rust与裸机编程）

主机测评网
Rust
2025-12-16
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在嵌入式系统、操作系统内核或资源受限环境中，我们常常无法使用 Rust 的标准库（std）。这时，就需要使用 no_std 环境进行开发。本文将手把手教你如何在 Rust no_std 环境下编写程序，即使你是初学者也能轻松上手！

什么是 no_std？

no_std 是 Rust 中的一个属性，用于告诉编译器不要链接标准库（std）。这意味着你将失去如 println!、文件 I/O、线程等高级功能，但换来的是更小的二进制体积和对底层硬件的完全控制。

这在 嵌入式Rust 开发中非常常见，比如为微控制器（如 STM32、ESP32）编写固件，或者开发操作系统内核时，都需要使用 Rust无标准库开发 模式。

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第一步：创建一个 no_std 项目

首先，确保你已安装 Rust 工具链。如果没有，请访问 rust-lang.org 安装。

然后，在终端中运行以下命令创建新项目：

cargo new --bin hello-nostdcd hello-nostd

第二步：配置 no_std 环境

打开 src/main.rs 文件，将其内容替换为以下代码：

#![no_std]#![no_main]use core::panic::PanicInfo;#[panic_handler]fn panic(_info: &PanicInfo) -> ! {    loop {}}#[no_mangle]pub extern "C" fn _start() -> ! {    // 这里是程序入口点    loop {}}

让我们逐行解释这段代码：

#![no_std]：禁用标准库。
#![no_main]：不使用 Rust 默认的 main 函数作为入口。
use core::panic::PanicInfo;：引入核心库中的 Panic 信息类型。
#[panic_handler]：定义 panic 时的行为（这里只是死循环）。
#[no_mangle] 和 _start：这是程序真正的入口点，通常由链接器或引导加载程序调用。

第三步：配置目标平台

由于没有标准库，我们需要指定一个“目标三元组”（target triple），告诉编译器生成哪种架构的代码。例如，对于裸机 x86_64 系统，我们可以使用 x86_64-unknown-none。

创建一个文件 .cargo/config.toml（注意前面有个点）：

[build]target = "x86_64-unknown-none"

然后安装这个目标：

rustup target add x86_64-unknown-none

第四步：编译并验证

现在运行：

cargo build

如果一切顺利，你会在 target/x86_64-unknown-none/debug/ 目录下看到生成的可执行文件。虽然它不能直接在你的电脑上运行（因为不是普通操作系统格式），但它已经是一个真正的 裸机编程Rust 程序了！

常见问题与技巧

如何输出调试信息？ 在嵌入式环境中，通常通过串口（UART）输出。你可以使用 panic=abort 或自定义打印函数。
能用 Vec 吗？ 不能！Vec 属于 alloc crate，需要手动启用内存分配器。但在最简 no_std 环境中，建议使用数组或静态分配。
core vs std：在 no_std 中，你仍然可以使用 core 库，它包含基本类型、trait（如 Copy, Clone）、Option、Result 等。