main函数执行前后 《程序员的自我修养》·笔记

【前言】main函数执行前后的宏观过程(C++)

  • linux系统下压板程序的入口是"_start",这个函数是linux系统库(Glibc)的一部分,当我们的程序和Glibc链接在一起形成最终的可执行文件的之后,这个函数就是程序执行初始化的入口函数。
  • 程序初始化部分完成一系列初始化过程之后,会调用main函数来执行程序的主体。在main函数执行完成以后,再返回到初始化部分,进行一些清理工作,然后结束进程。
  • 对C++而言:(ELF文件为其定义了两个特殊的段)
    • .init 该段保存的是可执行的命令,它构成了进程的初始化代码。因此,当一个程序开始运行的时候,在main函数被调用之前,Glibc的初始化部分安排执行这个段中的代码
    • .fini 该段保存着进程终止命令代码。因此,当一个程序的main函数正常退出的时候,Glibc会安排执行这个段中的代码。
  • 这两个段的存在有特别的目的,如果一个函数放到.init段,在mai函数执行前系统就会执行它(就是因为它在这个段)。同理,如果一个函数放到.fini段,在main函数返回后该函数就会被执行。利用这两个特性,C++实现了全局构造和析构函数。

一个典型程序的大致运行步骤

  • 操作系统创建进程后,把控制权交到了程序入口,这个入口往往是程序运行库中的某个入口函数。
  • 入口函数对运行库和程序运行环境进行初始化,包括堆、I/O、线程、全局变量的构造等等。
  • 入口函数在完成初始化之后,调用main函数,正式开始执行函数主体部分。
  • main函数执行完毕之后,返回到入口函数,入口函数进行清理工作,包括全局变量析构、堆销毁、关闭I/O等,然后进行系统调用结束进程。

入口函数的实现

  • Glibc的入口函数
    • _start函数
        该入口是由ld链接器默认的链接脚本指定的,当然用户也可以通过参数进行设定。_start由汇编代码实现。大致用如下伪代码表示:
void _start()
{
  %ebp = 0;
  int argc = pop from stack
  char ** argv = top of stack;
  __libc_start_main(main, argc, argv, __libc_csu_init, __linc_csu_fini,
  edx, top of stack);
}
具体过程可以参见下图:


  在调用_start之前,装载器就会将用户的参数和环境变量压入栈中,如图所示,栈顶元素是argc,接着就是argv和环境变量的数组。
  其中argv除了指向参数表外,还隐含紧接着环境变量表。这个环境变量表要在__libc_start_main里从argv内提取出来
  实际执行代码的是__libc_start_main。

- __libc_start_main函数
    - 函数头
```
int __libc_start_main(
        int (*main)(int, char **, char *),
        char * __unbounded *__unbounded ubp_av,
        __typeof(main) init,
        void (*fini)(void),
        void (*rtld_fini)(void),
        viud *__unbounded stack_end)
      可以啊看出,一共有7个参数,其中main由第一个参数传入,紧接着就是argc和argv(这里叫做ubp_av,应为其中还包括了环境变量表)。此外的3个函数指针:
    (1)init:main调用之前的初始化工作;
    (2)fini:main结束之后的收尾工作;
    (3)rtld_fini:和动态加载有关的收尾工作。
    最后的stack_end标明了栈底的位置,即最高的栈地址。
        - \__libc_start_main代码中的一个特殊的宏(宏INIT_ARGV_and_ENVIRON)
        宏展开之后如下:
        `char **ubp_rv = &ubp_av[argc+1];`
        `__environ = ubo_ev;`
        `__libc_stack_end = stack_end;`
          上述代码实际上就是从_start源代码分析得到的栈布局,重点是让_environ指针指向紧跟子啊argv数组后面的环境变量数组。如下图:
        ![](http://7xl3j2.com1.z0.glb.clouddn.com/cxy-21.png)
        - __libc_start_main代码中的一系列重要的函数
        ```
          __pthread_initialize_minimal();
        __cxa_atexit(rtld_fini, NULL, NULL);
        __libc_init_first(argc, argv, __environ);
        __cxa_atexit(fini, NULL, NULL);
        (*init)(argc, argv, __environ);
        - __cxa_atexit函数是glibc的内部函数,等同于atexit,在main之后调用。
        - 所以可以看出,参数传入的fini和rtld_fini均是用于main结束之后调用的。在\__libc_start_main末尾,关键是如下两行的代码:
        `result = main(argc, argv, _environ);`
        `exit(result);`
        main函数最终被调用,并退出。
        【补充】程序正常结束有两种情况:main函数正常返回;程序中exit()退出。但是在\__libc_start_main中可以看出,即使main正常返回了,exit还是会被调用。所以说exit()是程序退出的必经之路。
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,839评论 6 482
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,543评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 153,116评论 0 344
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,371评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,384评论 5 374
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,111评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,416评论 3 400
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,053评论 0 259
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,558评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,007评论 2 325
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,117评论 1 334
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,756评论 4 324
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,324评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,315评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,539评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,578评论 2 355
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,877评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容