编译链接实战（12）crt1.o, crti.o, crtbegin.o, crtend.o, crtn.o是什么东西

Posted 2023-03-05 奇妙之二进制

crt是c runtime 的缩写,用于执行进入main之前的初始化和退出main之后的扫尾工作。

crt1.o, crti.o, crtbegin.o, crtend.o, crtn.o 等目标文件和daemon.o（由我们自己的C程序文件产生）链接成一个执行文件。
前面这5个目标文件的作用分别是启动、初始化、构造、析构和结束，它们 通常会被自动链接到应用程序中

So,在标准的linux平台下,link的顺序是:ld crt1.o crti.o [user_objects] [system_libraries] crtn.o

crt1.o中包含程 序的入口函数_start以及两个未定义的符号__libc_start_main和main，由_start负责调用 __libc_start_main初始化libc，然后调用我们源代码中定义的main函数；
另外，由于类似于全局静态对象这样的代码需要在main函 数之前执行，crti.o和crtn.o负责辅助启动这些代码。
另外，Gcc中同样也有crtbegin.o和crtend.o两个文件，这两个目标文件 用于配合glibc来实现C++的全局构造和析构。

crt1.o是crt0.o的后续演进版本,crt1.o中会非常重要的.init段和.fini 段以及_start函数的入口…init段和.fini段实际上是靠crti.o以及crtn.o来实现的. init段是main函数之前的初始化工作代码, 比如全局变量的构造.

fini段则负责main函数之后的清理工作.crti.o crtn.o是负责C的初始化,而C++则必须依赖crtbegin.o和crtend.o来帮助实现.

main()也是一个函数。

这 是因为在编译连接时它将会作为crt0.s汇编程序的函数被调用。crt0.s是一个桩（stub）程序，名称中的“crt”是“C run-time”的缩写。该程序的目标文件将被链接在每个用户执行程序的开始部分，主要用于设置一些初始化全局变量。通常使用gcc编译链接生成文件 时，gcc会自动把该文件的代码作为第一个模块链接在可执行程序中。在编译时使用显示详细信息选项“-v”就可以明显地看出这个链接操作过程。因此在通常 的编译过程中，我们无需特别指定stub模块crt0.o。为了使用ELF格式的目标文件以及建立共享库模块文件，现在的编译器已经把crt0扩展成几个 模块：crt1.0、crti.o、crtbegin.o、crtend.o和crtn.o。 这些模块的链接顺序为crt1.o、crti.o、crtbegin.o（crtbeginS.o）、所有程序模块、 crtend.o（crtendS.o）、crtn.o、库模块文件。

gcc的配置文件specfile指定了这种链接顺序。其中，crt1.o、 crti.o和crtn.o由C库提供，是C程序的“启动”模块；crtbegin.o和crtend.o是C++语言的启动模块，由编译器gcc提供；

而crt1.o则与crt0.o的作用类似，主要用于在调用main()之前做一些初始化工作，全局符号_start就定义在这个模块中。

crtbegin.o和crtend.o主要用于C++语言，在.ctors和.dtors区中执行全局构造（constructor）和析构 （destructor）函数。
crtbeginS.o和crtendS.o的作用与前两者类似，但用于创建共享模块中。crti.o用于在.init区 中执行初始化函数init()。
.init区中包含进程的初始化代码，即当程序开始执行时，系统会在调用main()之前先执行.init中的代码。

crtn.o则用于在.fini区中执行进程终止退出处理函数fini()函数，即当程序正常退出时（main()返回之后），系统会安排执行.fini 中的代码。

.fini

该section保存着进程终止代码指令。因此，当一个程序正常退出时，系统安排执行这个section的中的代码。

.init

该section保存着可执行指令，它构成了进程的初始化代码。因此，当一个程序开始运行时，在main函数被调用之前(C语言称为main)，系统安排执行这个section的中的代码。

.init和.fini sections的存在有着特别的目的。假如一个函数放到.init section，在main函数执行前系统就会执行它。同理，假如一个函数放到.fini section，在main函数返回后该函数就会执行。该特性被C++编译器使用，完成全局的构造和析构函数功能。

当ELF可执行文件被执行，系统将在把控制权交给可执行文件前装载所以相关的共享object文件。构造正确的.init和.fini sections,构造函数和析构函数将以正确的次序被调用。