在 C 中编译和运行没有 main() 的程序

Posted 2023-02-14

【中文标题】在 C 中编译和运行没有 main() 的程序

【英文标题】：Compile and run program without main() in C

【发布时间】：2017-07-08 18:20:49

【问题描述】：

我正在尝试在C 中不使用main() 函数来编译和运行以下程序。我已经使用以下命令编译了我的程序。

gcc -nostartfiles nomain.c

编译器给出警告

/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000400340

好的，没问题。然后，我运行了可执行文件（a.out），printf 语句都打印成功，然后得到 segmentation fault。

所以，我的问题是，为什么在成功执行打印语句后出现分段错误？

我的代码：

#include <stdio.h>

void nomain()

        printf("Hello World...\n");
        printf("Successfully run without main...\n");

输出：

Hello World...
Successfully run without main...
Segmentation fault (core dumped)

注意：

这里，-nostartfiles gcc 标志阻止编译器在链接时使用标准启动文件

【问题讨论】：

我很惊讶这完全有效。坦率地说，我认为链接器的这种处理是错误的（或者至少是一件坏事）：没有入口点，所以链接器只是从任何方便的功能中产生幻觉。布莱赫。

@imallett，至少链接器很友好地通过警告引起了人们的注意，并解释了它正在采取的后备行动！你是对的，不过，这可能是一个错误而不是一个警告更好。

为什么不使用 main？

@PieterB - 与有关 unices 的讨论不太相关，但 Windows 程序的入口点不一定是 main，而是 WinMain 或 wWinMain。

@StoryTeller 实际上在 Windows 和 Linux 中都可以设置任意入口点：对于 Linux 的 ld 它将是 -e 选项，对于 Windows 的 MSVC 链接器它将是 /ENTRY 选项。

【参考方案1】：

让我们看看你的程序生成的assembly：

.LC0:
        .string "Hello World..."
.LC1:
        .string "Successfully run without main..."
nomain:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC0
        call    puts
        mov     edi, OFFSET FLAT:.LC1
        call    puts
        nop
        pop     rbp
        ret

注意ret 语句。您的程序的入口点被确定为nomain，一切都很好。但是一旦函数返回，它就会尝试跳转到调用堆栈上的一个地址……没有填充。那是非法访问，然后是分段错误。

一个快速的解决方案是在程序结束时调用exit()（假设C11，我们不妨将函数标记为_Noreturn）：

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

_Noreturn void nomain(void)

    printf("Hello World...\n");
    printf("Successfully run without main...\n");
    exit(0);

事实上，现在您的函数的行为与常规的main 函数非常相似，因为在从main 返回后，exit 函数将被调用并使用main 的返回值。

【讨论】：

我认为有一些架构/操作系统组合，您可以直接从程序中“返回”； MS-DOS .COM 可执行文件？无论如何，我们深入研究特定于实现的行为。

@pjc50 - 我们确实是。尽管 OP 中的路径建议使用 Unix 变体。再加上某些架构和指令集的流行，这是我觉得在答案中呈现生成的程序集很舒服的唯一原因。

只是一个观察。 -nostartfiles 也可以使 C 库不可用。如果不执行 C 启动，则对 C 库函数的后续调用可能会意外失败。在 Linux 上，如果您使用 -nostartupfiles 和 -static 进行编译，您可能会发现程序会出错。有像 MUSL 这样的 C 库不需要预先初始化就可以在这种环境中工作。

【参考方案2】：

在 C 中，当调用函数/子例程时，堆栈被填充为（按顺序）：

论据， 退货地址， 局部变量，--> 栈顶

main() 是起点，ELF 以这样一种方式构建程序，即无论什么指令先出现都会先被推送，在这种情况下 printfs 是。

现在，程序在没有返回地址或__end__ 的情况下被截断，实际上它假定堆栈上的任何东西（__end__）位置都是返回地址，但不幸的是它不是，因此它崩溃。

【讨论】：

栈数据的顺序是C标准定义的吗？我认为这取决于系统架构

这就是为什么我提到 ELF（可执行和可链接文件格式），这是通过在所需操作系统上为特定 ARCH 类型交叉编译生成的。

为了挑剔，即使在没有堆栈的系统上，您也可以使用 ELF 格式。这种系统的一个例子是 Freescale RS08 与 Codewarrior 编译器，它生成 ELF 链接器文件。