main函数之前做了什么?

本文详细解析了C语言中main函数执行之前的初始化过程,包括栈指针设置、静态和全局变量初始化、未初始化部分赋默认值、全局构造器执行以及参数传递给main函数的完整流程。


谁调用了我的 main?

      
      现在最重要的是要跟得上潮流,所以套用比较时髦的话,谁动了我的奶酪。谁调用了我的 main?不过作为计算机工作者,我劝大家还是不要赶时髦,今天Java热,明天 .net 流行,什么时髦就学什么。我的意思是先花几年把基本功学好,等你赶时髦的时候也好事半功倍。废话不多说了。
      
      我们都听说过一句话:“main是C语言的入口”。我至今不明白为什么这么说。就好像如果有人说:“挣钱是泡妞”,肯定无数砖头拍过来。这句话应该是“挣钱是泡妞的一个条件,只不过这个条件特别重要”。那么上面那句话应该是 “main是C语言中一个符号,只不过这个符号比较特别。”
      
      我们看下面的例子:
      
      /* file name test00.c */
      
      int main(int argc, char* argv)
      {
       return 0;
      }
      
      编译链接它:
      cc test00.c -o test.exe
      会生成 test.exe
      
      但是我们加上这个选项: -nostdlib (不链接标准库)
      cc test00.c -nostdlib -o test.exe
      链接器会报错:
      undefined symbol: __start
      
      也就是说:
      1. 编译器缺省是找 __start 符号,而不是 main
      2. __start 这个符号是程序的起始点
      3. main 是被标准库调用的一个符号
      
      再来思考一个问题:
      我们写程序,比如一个模块,通常要有 initialize 和 de-initialize,但是我们写 C 程序的时候为什么有些模块没有这两个过程么呢?比如我们程序从 main 开始就可以 malloc,free,但是我们在 main 里面却没有初始化堆。再比如在 main 里面可以直接 printf,可是我们并没有打开标准输出文件啊。(不知道什么是 stdin,stdout,stderr 以及 printf 和 stdout 关系的群众请先看看 C 语言中文件的概念)。
      
      有人说,这些东西不需要初始化。如果您真得这么想,请您不要再往下看了,我个人认为计算机软件不适合您。
      
      聪明的人民群众会想,一定是在 main 之前干了些什么。使这些函数可以直接调用而不用初始化。通常,我们会在编译器的环境中找到一个名字类似于 crt0.o 的文件,这个文件中包含了我们刚才所说的 __start 符号。(crt 大概是 C Runtime 的缩写,请大家帮助确认一下。)
      
      那么真正的 crt0.s 是什么样子呢?下面我们给出部分伪代码:
      
      ///////////////////////////////////////////////////////
      section .text:
      __start:
      
       :
       init stack;
       init heap;
       open stdin;
       open stdout;
       open stderr;
       :
       push argv;
       push argc;
       call _main; (调用 main)
       :
       destory heap;
       close stdin;
       close stdout;
       close stderr;
       :
       call __exit;
      ////////////////////////////////////////////////////
      
      实际上可能还有很多初始化工作,因为都是和操作系统相关的,笔者就不一一列出了。
      
      注意:
      1. 不同的编译器,不一定缺省得符号都是 __start。
      2. 汇编里面的 _main 就是 C 语言里面的 main,是因为汇编器和C编译器对符号的命名有差异(通常是差一个下划线'_')。
      3. 目前操作系统结构有两个主要的分支:微内核和宏内核。微内核的优点是,结构清晰,简单,内核组件较少,便于维护;缺点是,进程间通信较多,程序频繁进出内核,效率较低。宏内核正好相反。我说这个是什么目的是:没办法保证每个组件都在用户空间(标准库函数)中初始化,有些组件确实可能不要初始化,操作系统在创建进程的时候在内核空间做的。这依赖于操作系统的具体实现,比如堆,宏内核结构可能在内核初始化,微内核结构在用户空间;即使同样是微内核,这个东东也可能会被拿到内核空间初始化。
      
      随着 CPU 技术的发展,存储量的迅速扩展,代码复杂程度的增加,微内核被越来越多的采用。你会为了 10% 的效率使代码复杂度增加么?要知道每隔 18 个月 CPU 的速度就会翻一番。所以我对程序员的要求是,我首先不要你的代码效率高,我首先要你的代码能让 80% 的人迅速看懂并可以维护。
  
  总结:
  
  main函数执行之前,主要就是初始化系统相关资源:
  
  1.设置栈指针
  
  2.初始化static静态和global全局变量,即data段的内容
  
  3.将未初始化部分的赋初值:数值型short,int,long等为0,bool为FALSE,指针为NULL,等等,即.bss段的内容
  
  4.运行全局构造器,估计是C++中构造函数之类的吧
  

  5.将main函数的参数,argc,argv等传递给main函数,然后才真正运行main函数






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