C语言中没有main函数生成可执行程序的几种方法

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所属分类:Linux编程
摘要

_start函数是C程序的入口函数,会调用main函数。在调用main函数之前,会先执行_start函数分配必要的资源,然后再调用main函数。但

1、define预处理指令
这种方式很简单,只是简单地将main字符串用宏来代替,或者使用##拼接字符串。示例程序如下:
#include <stdio.h>

#define begin main

int begin(void)
{
printf("Hello, World!\n");
return 0;
}

#include <stdio.h>

#define begin m##a##i##n

int begin(void)
{
printf("Hello, World!\n");
return 0;
}
严格来说,这种方式只算是一种技巧......
2、_start函数
_start函数是C程序的入口函数,会调用main函数。在调用main函数之前,会先执行_start函数分配必要的资源,然后再调用main函数。但是在用gcc编译程序时可以使用-nostartfiles选项来重写_start函数。示例程序如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

_start(void) {
printf("Hello, World!\n");
exit(0);
}
编译上面的程序的命令为:
gcc -nostartfiles _start.c -o a.out
反汇编生成的可执行程序,如下所示:
a.out: file format elf64-x86-64

Disassembly of section .plt:

0000000000400320 <puts@plt-0x10>:
400320: ff 35 ea 01 20 00 pushq 0x2001ea(%rip) # 600510 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>
400326: ff 25 ec 01 20 00 jmpq *0x2001ec(%rip) # 600518 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>
40032c: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)

0000000000400330 <puts@plt>:
400330: ff 25 ea 01 20 00 jmpq *0x2001ea(%rip) # 600520 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
400336: 68 00 00 00 00 pushq $0x0
40033b: e9 e0 ff ff ff jmpq 400320 <puts@plt-0x10>

0000000000400340 <exit@plt>:
400340: ff 25 e2 01 20 00 jmpq *0x2001e2(%rip) # 600528 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>
400346: 68 01 00 00 00 pushq $0x1
40034b: e9 d0 ff ff ff jmpq 400320 <puts@plt-0x10>

Disassembly of section .text:

0000000000400350 <_start>:
400350: 55 push %rbp
400351: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400354: bf 68 03 40 00 mov $0x400368,%edi
400359: e8 d2 ff ff ff callq 400330 <puts@plt>
40035e: bf 00 00 00 00 mov $0x0,%edi
400363: e8 d8 ff ff ff callq 400340 exit@plt
上面的结果是完整的反汇编结果,我们可以看到_start函数中只有我们调用printf和exit函数相关的一些指令,并且.txt段中只有_start函数,没有看到main函数。如果将源代码中的_start替换为main,重新编译程序,反汇编的结果中会看到_start函数会调用到main。
另外还有一点需要注意,因为这里重写了_start函数,所以gcc为默认的main函数准备的清理动作就没用上,所以如果退出的时候直接使用return,会导致程序崩溃。所以这里要使用exit()来退出程序。具体的原因可以参见这篇文章。
3、gcc的-e选项
示例程序如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int nomain(int i, int j, int k) {
printf("Hello, World!\n");
exit(0);
}
将上面的程序保存为m.c,编译命令如下所示:
gcc -nostartfiles -e nomain m.c -o a.out
继续使用objdump反汇编生成的可执行程序,结果如下:
a.out: file format elf64-x86-64

Disassembly of section .plt:

0000000000400320 <puts@plt-0x10>:
400320: ff 35 f2 01 20 00 pushq 0x2001f2(%rip) # 600518 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x8>
400326: ff 25 f4 01 20 00 jmpq *0x2001f4(%rip) # 600520 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x10>
40032c: 0f 1f 40 00 nopl 0x0(%rax)

0000000000400330 <puts@plt>:
400330: ff 25 f2 01 20 00 jmpq *0x2001f2(%rip) # 600528 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x18>
400336: 68 00 00 00 00 pushq $0x0
40033b: e9 e0 ff ff ff jmpq 400320 <puts@plt-0x10>

0000000000400340 <exit@plt>:
400340: ff 25 ea 01 20 00 jmpq *0x2001ea(%rip) # 600530 <_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+0x20>
400346: 68 01 00 00 00 pushq $0x1
40034b: e9 d0 ff ff ff jmpq 400320 <puts@plt-0x10>

Disassembly of section .text:

0000000000400350 <nomain>:
400350: 55 push %rbp
400351: 48 89 e5 mov %rsp,%rbp
400354: 48 83 ec 10 sub $0x10,%rsp
400358: 89 7d fc mov %edi,-0x4(%rbp)
40035b: 89 75 f8 mov %esi,-0x8(%rbp)
40035e: 89 55 f4 mov %edx,-0xc(%rbp)
400361: bf 75 03 40 00 mov $0x400375,%edi
400366: e8 c5 ff ff ff callq 400330 <puts@plt>
40036b: bf 00 00 00 00 mov $0x0,%edi
400370: e8 cb ff ff ff callq 400340 <exit@plt>
从上面我们可以看到指定的nomain函数位于.text段的开始位置,同样在函数结束的时候没有gcc为main函数准备的清理动作,所以在这里也只能使用exit()来退出程序,而不能使用return。
4、nostartfiles选项
前面已经多次使用了该选项,不过都是配合其他选项使用的,这个选项也可以单独使用,其含义为"Do not use the standard system startup files when linking"。
示例程序如下:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void func() {
printf("I am func....\n");
}

int nomain1(int i, int j, int k) {
func();
printf("%s: Hello, World!\n", __func__);
exit(0);
}
上面的程序保存为k.c,然后使用下面的命令编译:
[root@CentOS_190 ~]# gcc -nostartfiles p.c
/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000400398
在单独使用nostartfiles选项时会报警告,生成的可执行程序可以执行,但是会产生段错误,去掉对func()函数的调用就不会产生段错误了。将生成的可执行程序反汇编,和使用前面的方法生成可执行程序的反汇编结果比较,发现除了函数名不一样外,没有其他区别,不知道为什么会产生段错误。知道的麻烦告知一声,拜谢!

相关阅读:

C语言变长数组之剖析 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/86997.htm

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