《程序员的自我修养：链接、装载与库》第11章运行库

《程序员的自我修养：链接、装载与库》第11章运行库。本章主要介绍运行库的概念、C/C++运行库、Glibc和MSVC CRT、运行库如何实现C++全局构造和析构及以fread()库函数为例对运行库进行剖析。本节为大家介绍程序从main开始吗。

 

 

第11章 运行库

11.1  入口函数和程序初始化
11.2  C/C++运行库
11.3  运行库与多线程
11.4  C++全局构造与析构
11.5  fread实现
11.6  本章小结

如果把一个程序比作一个世界，那么程序的启动无疑就是"创世"。在本章里，我们将从程序的创世开始，接触到在程序背后另一类默默服务的团体。它们能够使得程序正常地启动，能够使得各种我们熟悉的函数发挥作用，它们就是应用程序的运行库。

11.1  入口函数和程序初始化

11.1.1  程序从main开始吗

正如基督徒认为世界的诞生起于7天创世一样，任何一个合格的C/C++程序员都应该知道一个事实：程序从main函数开始。但是事情的真相真是如此吗？如果你善于观察，就会发现当程序执行到main函数的第一行时，很多事情都已经完成了：

【铁证1】下面是一段C语言代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int a = 3;

int main(int argc, char* argv[])
{
int * p = (int *)malloc(sizeof(int));
scanf("%d", p);
printf("%d", a + *p);
free(p);
}

从代码中我们可以看到，在程序刚刚执行到main的时候，全局变量的初始化过程已经结束了（a的值已经确定），main函数的两个参数（argc和 argv）也被正确传了进来。此外，在你不知道的时候，堆和栈的初始化悄悄地完成了，一些系统I/O也被初始化了，因此可以放心地使用printf和 malloc。

【铁证2】而在C++里，main之前能够执行的代码还会更多，例如如下代码：

#include <string>
using namespace std;
string v;
double foo()
{
return 1.0;
}

double g = foo();
int main(){}

在这里，对象v的构造函数，以及用于初始化全局变量g的函数foo都会在main之前调用。

【铁证3】atexit也是一个特殊的函数。atexit接受一个函数指针作为参数，并保证在程序正常退出（指从main里返回或调用exit函数）时，这个函数指针指向的函数会被调用。例如：

void foo(void)
{
printf("bye!\n");
}
int main()
{
atexit(&foo);
printf("endof main\n");
}

用atexit函数注册的函数的调用时机是在main结束之后，因此这段代码的输出是：

endof main
bye!

所 有这些事实都在为"main创论"提供不利的证据：操作系统装载程序之后，首先运行的代码并不是main的第一行，而是某些别的代码，这些代码负责准备好 main函数执行所需要的环境，并且负责调用main函数，这时候你才可以在main函数里放心大胆地写各种代码：申请内存、使用系统调用、触发异常、访 问I/O。在main返回之后，它会记录main函数的返回值，调用atexit注册的函数，然后结束进程。

运行这些代码的函数称为入口函数或入口点（Entry Point），视平台的不同而有不同的名字。程序的入口点实际上是一个程序的初始化和结束部分，它往往是运行库的一部分。一个典型的程序运行步骤大致如下：

操作系统在创建进程后，把控制权交到了程序的入口，这个入口往往是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，正式开始执行程序主体部分。

main函数执行完毕以后，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。