程序员的自我修养: 你的程序始自何方?

这节讲的主要是程序的入口函数及初始化

 

程序从main开始吗?

显然为NO. 例如函数atexit(&foo), 在程序结束的时候还可以让程序调用foo函数.

 

入口函数如何实现

1. glibc的入口函数

glibc大概是这样的:

void _start() { %ebp = 0; //表明当前是程序的最外层函数 int argc = pop from stack; //在_start之前会把用户的参数和环境变量压入栈中,pop的实际上是argc //当前esp指的就是argv和环境变量的数组 char** argv = top of stack; //获得argv的起始地址 __libc_start_main(main, argc, argv, __libc_csu_init, __libc_csu_fini, edx, top of stack); } int __libc_start_main(int (*main)(int, char**, char**), int argc, char* __unbound* __unbound ubp_av, __typedef (main) init, //main调用前的初始化工作 void (*fini)(void), //main结束后的收尾工作 void (*rtld_fini)(void), //动态加载有关的收尾工作 void* __unbounded stack_end //栈底的地址,即最高的栈地址 ) { #if __BOUNDED_POINTERS__ char** argv; #else #define argv ubp_av #endif int result; char** ubp_ev = &ubp_av[argc+1]; INIT_ARGV_and_ENVIRON; __libc_stack_end = stack_end; ...... _pthread_initalize_minimal(); _cxa_atexit(rtld_fini, NULL, NULL); __libc_init_first(argc, argv, __environ); __cxa_atexit(fini, NULL, NULL); (*init)(argc, argv, __environ); result = main(argc, argv, __environ); exit(result); //exit函数先执行所有atexit()加入的函数, 再执行_exit(status)函数 }

 

2. MSVC CRT入口函数

int mainCRTStartup(void) { OSVERSIONINFOA posvi; posvi = (OSVERSIONINFOA*) __allocator(sizeof(OSVERSIONINFOA)); //还未分配栈,__allocator是可以在栈上分配任意大小的空间的,并可以在函数返回的时候自动释放 posvi->dwOSVersionInfoSize = sizeof(OSVERSIONINFOA); GetVersionExA(posvi); ... __try{ if(_heap_init(0)) //调用HeapCreate函数向系统"批发"堆 _amsg_exit(_RT_LOWIOINIT); _acmdln = (char*)GetCommandLineA(); _aenvptr = (char*)__crtGetEnvironmentStringsA(); if(_setargv() < 0) //init argv _amsg_exit(_RT_SPACEARG); if(_setenvp() < 0) //init environment variable _amsg_exit(_RT_SPACEENV); initret = _cinit(TRUE); //其他的C库设置 if(initret ! = 0) _amsg_exit(initret); __initenv = _environ; mainret = main(__argc, __argv, _environ); _cexit(); } __except(_XcptFileter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation())) { mainret = GetExceptionCode(); _c_exit(); } return mainret; } /* 总体流程如下: 1. 初始化和OS版本有关的全局变量 2. 初始化堆 3. 初始化IO 4. 获取命令行参数和环境变量 5. 初始化C库的一些数据 6. 调用main并记录返回值 7. 检查错误并将main的返回值返回 */

 

3. I/O的初始化

在linux中, 值为0.1.2的fd分别代表标准输入(stdin),标准输出(stdout),标准错误输出(stderr), 以使进入main函数就可以使用printf等函数.有fd=0,fd=1,fd=2,对应于进程管理的打开文件表, 而打开文件表又对应于一个文件的内核对

这些fd对应于C语言的FILE.

如果有其他的文件(使用FILE的fopen函数)就会有一个fd=3, 对应于进程管理的打开文件表, 而打开文件表又对应于一个文件的内核对象.

 

4. MSVC CRT I/O的初始化

FILE对应的结构如下:

#ifndef _FILE_DEFINED struct _iobuf { char *_ptr; int _cnt; char *_base; int _flag; int _file; int _charbuf; int _bufsiz; char *_tmpfname; }; typedef struct _iobuf FILE; #define _FILE_DEFINED #endif

 

已打开的文件句柄的信息使用如下表示:

typedef struct{ intptr_t osfhnd; //打开的文件句柄 char osfile; //文件的打开属性 char pipech; //用于管道的单字符缓冲 }ioinfo;

 

有一个数组:

int _nhandle; ioinfo *__piofinfo[64]; //打开文件列表的指针,由用户自己分配ioinfo结构数组.

 

 

_file是一个整数, 通过它可以访问到内部文件句柄表中的某一项.类似于fd,它是打开文件表的下标.

#define _osfhand(i) (_pioinfo(i)->osfhand) #define _pioinfo(i) (__pioinfo[i>>5] +(i&((1<<5)-1)))

通过一个FILE*可以通过宏_oshnd,它获得__pinfo二维数组中的一项来获得一个文件信息,再通过ioinfo的osfhnd,从而得到内部句柄.

 

I/O初始化主要进行了如下工作:

1. 建立打开文件表

2. 如果能够继承自父进程, 那么从父进程获取继承的句柄

3. 初始化标准输入输出

这是所有的IO函数就可以自由使用了.