Freestanding: C sin libc

Todo lo que has escrito hasta ahora asumía un sistema operativo y una libc debajo. Pero C puede correr sin nada de eso: en el arranque de un kernel, en un microcontrolador, en firmware. Ese es el entorno freestanding, y entenderlo te lleva al metal desnudo.

Hosted vs freestanding

El estándar C define dos entornos:

gcc -ffreestanding -nostdlib ...   # dile al compilador que no hay libc hosted

Los headers que sobreviven

En freestanding, casi toda la librería estándar desaparece. Solo quedan los headers que no dependen del sistema — los que definen tipos y límites, no funciones:

#include <stddef.h>    // size_t, nullptr_t, offsetof
#include <stdint.h>    // enteros de ancho fijo
#include <stdbool.h>   // bool (aunque en C23 es palabra clave)
#include <stdarg.h>    // argumentos variádicos
#include <limits.h>    // límites de los tipos
#include <stdalign.h>  // alineación

Nada de stdio.h, stdlib.h ni string.h: si quieres printf o malloc, los implementas tú (o hablas directo con el hardware).

Sin libc: _start y tu runtime

En un programa normal, antes de main corre código de arranque de la libc (el “crt”: prepara la pila, los argumentos, las variables globales, y al final llama a main). Con -nostdlib ese andamiaje desaparece: el punto de entrada real es _start, y lo escribes tú.

// -nostdlib: sin arranque de la libc; el kernel salta a _start
void _start(void) {
    // aquí no hay printf ni exit: solo syscalls directas
    const char msg[] = "hola sin libc\n";
    // write(1, msg, 14) y exit(0) mediante ensamblador de syscall
    __asm__ volatile ("syscall" :: "a"(1), "D"(1), "S"(msg), "d"(14));
    __asm__ volatile ("syscall" :: "a"(60), "D"(0));  // exit
    __builtin_unreachable();
}

gcc -ffreestanding -nostdlib -static -o hola hola.c
./hola      # "hola sin libc" — sin depender de NADA