从Entry Point到main函数调用（1）

最新推荐文章于 2024-01-31 08:01:16 发布

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本文详细解析了C程序启动过程中的关键步骤，包括初始化运行时环境、创建私有堆、设置命令行参数等，并深入探讨了mainCRTStartup函数的作用。

（1）

之前在调试exe时感觉很奇怪，为什么Entry Point并非直接进入到main函数。

举例来说，如果将一段空的C代码build为exe：

void main(){ }

编译环境为：VC6 release。

再将该exe文件进行反汇编，那么从EP开始的代码部分大概形如：

ASM代码

push ebp
……
一段汇编代码
……
call Main函数
……
另一段汇编代码
……
retn

也就是说，在执行一个exe文件时，总是要先运行一些指令，才能够开始调用Main函数。同样，当main函数执行完毕后，还需要运行一些指令完成收尾。为了弄清楚main函数调用前这些代码以及main函数执行后的代码，需要从CRT（C RunTime ，C的运行时库）开始研究。

（2）

Visual Studio自带了CRT的源码，VC6中CRT位于“VC98\CRT\SRC”目录。CRT 中的 crt0.c 文件规定了一整套C程序固定的执行流程。在 crt0.c 开头的注释部分有如下描述：

This the actual startup routine for apps. It calls the user's main routine [w]main() or [w]WinMain after performing C Run-Time Library initialization.

大概意思是，当C Run-Time Library 完成了初始化工作之后，才开始执行用户自定义的main 函数、WinMain 函数。

crt0.c 为了规定C程序执行的流程，定义了函数mainCRTStartup 和WinMainCRTStartup ，这两个函数也被称作启动函数 。它们的作用在函数注释中已经写的很清楚：

This routine does the C runtime initialization, calls main(), and then exits.

mainCRTStartup函数大概形如：

void mainCRTStartup(void){
	int mainret;
	……
	__try {
		……
		mainret = main(__argc, __argv, _environ); //在这里调用用户写的main函数 
		exit(mainret);
	}
	__except ( _XcptFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()) )
	{
		_exit( GetExceptionCode() );
	}
}

当Windows系统执行一个C程序时，真正首先执行的是(win)mainCRTStartup函数。mainCRTStartup首先进行了一系列准备工作，例如heap的初始化、IO的初始化、获得命令行参数等等。当所有的准备工作都完成之后，再去调用用户自定义的main函数。最后，执行exit函数退出程序。因此对于exe，(win)mainCRTStartup函数才是真正的Entry point。

另外，crt0.c 中还有相似的函数：wWinMainCRTStartup、wmainCRTStartup，它们是Unicode版本程序的EP，这里可以暂时不用去管。windows为了照顾Unicode程序，很多API都提供了两种版本，一种是针对ANSI字符，还有一种是针对Unicode字符。

这四个函数是放在一起定义的，crt0.c 中的源码如下：

#ifdef _WINMAIN_                   /* _WINMAIN_被定义时，表示GUI程序 */

#ifdef WPRFLAG                     /* WPRFLAG被定义时，表示Unicode字符 */
void wWinMainCRTStartup(
#else 
void WinMainCRTStartup(
#endif

#else                              /* 下面为CUI程序 */

#ifdef WPRFLAG
void wmainCRTStartup(
#else 
void mainCRTStartup(
#endif 

#endif

void){
……
}

可以根据上面的源代码总结如下：

mainCRTStartup	Console apps	ANSI
wmainCRTStartup	Console apps	Unicode
WinMainCRTStartup	Windows apps	ANSI
wWinMainCRTStartup	Windows apps	Unicode

（3）

来具体看一下(win)mainCRTStartup函数。下面将mainCRTStartup函数的主要语句摘录了出来，这里去除了一些条件编译的代码，忽略了windows apps（_WINMAIN_）、Unicode版本的程序（WPRFLAG）、多线程（_MT），仅仅分析Console apps。

int mainret;

// 获取Win32的版本
_osver = GetVersion();
_winminor = (_osver >> 8) & 0x00FF ;
_winmajor = _osver & 0x00FF ;
_winver = (_winmajor << 8) + _winminor;
_osver = (_osver >> 16) & 0x00FFFF ;

// 创建了一个属于该进程的私有堆
if ( !_heap_init(0) )
    fast_error_exit(_RT_HEAPINIT);


__try {
    // 初始化低级IO
    _ioinit();

    // 获取命令行缓冲区指针
    _acmdln = (char *)GetCommandLineA();

    // 获取环境变量指针
    _aenvptr = (char *)__crtGetEnvironmentStringsA();
    
    // 设置argv参数
    _setargv();

    // 设置环境变量
    _setenvp();

    // 初始化C数据
    _cinit();

    __initenv = _environ;

    // 调用main函数
    mainret = main(__argc, __argv, _environ);
    exit(mainret);
}
__except ( _XcptFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()) )
{
    _exit( GetExceptionCode() );
}

从这段代码可以大体窥视出 C 程序的启动流程：

1.获取WIN32平台的版本

2.调用_heap_init函数创建一个私有堆

3.初始化低级IO
4.获取命令行缓冲区、环境变量的指针

5.设置命令行参数与环境变量

6.初始化C数据

7.调用main函数

8.将main函数的调用结果传入exit 退出程序