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【轉載】一個c程序在執行main函數之前和main之後都做了那些事情

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轉自:https://bbs.csdn.net/topics/300103318#r_78088969

main函數之前--真正的函數執行入口或開始

一種解釋

實際上,在可執行文件被加載之後,控制權立即交給由編譯器插入的Start函數,它將對後面這些全局變量進行準備:
   _osver 操作系統的構件編號
_winmajor 操作系統的主版本號
_winminor 操作系統的次版本號
_winver 操作系統完全版本號
__argc 命令行參數個數
  __argv 指向參數字符串的指針數組
_environ 指向環境變量字符串的指針數組
Start函數初始化堆並調用main函數.mian函數返回之後,Start函數調用Exit函數結束該進程.
啟動函數Start的源代碼在:
   crt0.c Microsoft Visual C++
c0w.asm Borladn C++

另一種解釋

Some of the stuff that has to happen before main():
set up initial stack pointer
initialize static and global data
zero out uninitialized data
run global constructors

Some of this comes with the runtime library‘s crt0.o file or its __start() function. Some of it you need to do yourself.
Crt0 is a synonym for the C runtime library.
Depending on the system you‘re using the follwing may be incomplete, but it should give you an idea. Using newlib-1.9.0/libgloss/m68k/crt0.S as an outline, the steps are:
1. Set stack pointer to value of __STACK if set
2. Set the initial value of the frame pointer
3. Clear .bss (where all the values that start at zero go)
4. Call indirect of hardware_init_hook if set to initialize hardware
5. Call indirect of software_init_hook if set to initialize software
6. Add __do_global_dtors and __FINI_SECTION__ to the atexit function so destructors and other cleanup functions are called when the program exits by either returning from main, or calling exit
7. setup the paramters for argc, argv, argp and call main
8. call exit if main returns

第三種解釋:囫圇C語言(三):誰調用了我的 main?
    
    現在最重要的是要跟得上潮流,所以套用比較時髦的話,誰動了我的奶酪。誰調用了我的 main?不過作為計算機工作者,我勸大家還是不要趕時髦,今天Java熱,明天 .net 流行,什麽時髦就學什麽。我的意思是先花幾年把基本功學好,等你趕時髦的時候也好事半功倍。廢話不多說了。
    
    我們都聽說過一句話:“main是C語言的入口”。我至今不明白為什麽這麽說。就好像如果有人說:“掙錢是泡妞”,肯定無數磚頭拍過來。這句話應該是“掙錢是泡妞的一個條件,只不過這個條件特別重要”。那麽上面那句話應該是 “main是C語言中一個符號,只不過這個符號比較特別。”
    
    我們看下面的例子:
    
    /* file name test00.c */
    
    int main(int argc, char* argv)
    {
     return 0;
    }
    
    編譯鏈接它:
    cc test00.c -o test.exe
    會生成 test.exe
    
    但是我們加上這個選項: -nostdlib (不鏈接標準庫)
    cc test00.c -nostdlib -o test.exe
    鏈接器會報錯:
    undefined symbol: __start
    
    也就是說:
    1. 編譯器缺省是找 __start 符號,而不是 main
    2. __start 這個符號是程序的起始點
    3. main 是被標準庫調用的一個符號
    
    再來思考一個問題:
    我們寫程序,比如一個模塊,通常要有 initialize 和 de-initialize,但是我們寫 C 程序的時候為什麽有些模塊沒有這兩個過程麽呢?比如我們程序從 main 開始就可以 malloc,free,但是我們在 main 裏面卻沒有初始化堆。再比如在 main 裏面可以直接 printf,可是我們並沒有打開標準輸出文件啊。(不知道什麽是 stdin,stdout,stderr 以及 printf 和 stdout 關系的群眾請先看看 C 語言中文件的概念)。
    
    有人說,這些東西不需要初始化。如果您真得這麽想,請您不要再往下看了,我個人認為計算機軟件不適合您。
    
    聰明的人民群眾會想,一定是在 main 之前幹了些什麽。使這些函數可以直接調用而不用初始化。通常,我們會在編譯器的環境中找到一個名字類似於 crt0.o 的文件,這個文件中包含了我們剛才所說的 __start 符號。(crt 大概是 C Runtime 的縮寫,請大家幫助確認一下。)
    
    那麽真正的 crt0.s 是什麽樣子呢?下面我們給出部分偽代碼:
    
    ///////////////////////////////////////////////////////
    section .text:
    __start:
    
     :
     init stack;
     init heap;
     open stdin;
     open stdout;
     open stderr;
     :
     push argv;
     push argc;
     call _main; (調用 main)
     :
     destory heap;
     close stdin;
     close stdout;
     close stderr;
     :
     call __exit;
    ////////////////////////////////////////////////////
    
    實際上可能還有很多初始化工作,因為都是和操作系統相關的,筆者就不一一列出了。
    
    註意:
    1. 不同的編譯器,不一定缺省得符號都是 __start。
    2. 匯編裏面的 _main 就是 C 語言裏面的 main,是因為匯編器和C編譯器對符號的命名有差異(通常是差一個下劃線‘_‘)。
    3. 目前操作系統結構有兩個主要的分支:微內核和宏內核。微內核的優點是,結構清晰,簡單,內核組件較少,便於維護;缺點是,進程間通信較多,程序頻繁進出內核,效率較低。宏內核正好相反。我說這個是什麽目的是:沒辦法保證每個組件都在用戶空間(標準庫函數)中初始化,有些組件確實可能不要初始化,操作系統在創建進程的時候在內核空間做的。這依賴於操作系統的具體實現,比如堆,宏內核結構可能在內核初始化,微內核結構在用戶空間;即使同樣是微內核,這個東東也可能會被拿到內核空間初始化。
    
    隨著 CPU 技術的發展,存儲量的迅速擴展,代碼復雜程度的增加,微內核被越來越多的采用。你會為了 10% 的效率使代碼復雜度增加麽?要知道每隔 18 個月 CPU 的速度就會翻一番。所以我對程序員的要求是,我首先不要你的代碼效率高,我首先要你的代碼能讓 80% 的人迅速看懂並可以維護。

總結:

main函數執行之前,主要就是初始化系統相關資源:

1.設置棧指針

2.初始化static靜態和global全局變量,即data段的內容

3.將未初始化部分的賦初值:數值型short,int,long等為0,bool為FALSE,指針為NULL,等等,即.bss段的內容

4.運行全局構造器,估計是C++中構造函數之類的吧

5.將main函數的參數,argc,argv等傳遞給main函數,然後才真正運行main函數

=============================================================分割線==========================================================

以上只是只要學過匯編的就能大致看懂,不過了解很多細節依然是不容易的。

在main函數執行之前先來執行一段代碼,就可以利用全局變量和構造函數的特性,再有全局變量的時候要先創建全局變量,然後在執行main函數
代碼如下:

#include <Iostream>
using namespace std;
class TestClass
{
public:
TestClass();
};


TestClass::TestClass()
{
cout << "TestClass" << endl;
}


TestClass Ts;//定義個全局變量,讓類裏面的代碼在main之前執行


int main()
{
cout << "main" << endl;
int a;
cin >> a;
return 0;
}

同樣,我們可以使得程序在return或者exit之後繼續執行代碼,具體man atexit函數,這裏就不展開了。

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