为什么C运行时不调用我的exit()函数？

Question

为什么C运行时不调用我的exit()函数？

cruntimecrt

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C语言标准规定...

...从main函数的初始调用返回，等同于使用main函数返回的值作为参数调用exit函数。

据我所见，通常由C运行时支持代码（crt0.c）通过这样做来实现 - 使用main返回的值调用exit函数。

glibc

result = main (argc, argv, __environ MAIN_AUXVEC_PARAM);
exit (result);

尤利西斯库

exit(main(argc, argv, envp));

然而，当我编写自己的 exit 版本时，它没有被调用：

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

void exit( int rc )
{
    puts( "ok" );
    fflush( stdout );
}

int main()
{
    return 0;
}

这并没有产生我预期的“ok”输出。显然，我在这里漏掉了什么？

背景：我正在实现一个C标准库，只包括ISO部分，即没有crt0.c。我希望现有的系统运行时会调用我的自己的exit实现，这样“我的”清理工作（例如刷新和关闭流、处理使用atexit注册的函数等）将在链接到我的库的main返回时自动运行。显然，情况并非如此，我只是不明白为什么不是这样。

- DevSolar

“标准库”的某些功能通常在库本身、编译器及其支持的对象和库文件之间分配。exit和atexit函数通常由编译器及其支持文件处理，而不是标准库。 - Some programmer dude

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这是因为运行时已经与原始的 exit 实现链接在一起。很可能它被内联到 _start 函数中。 - Ajay Brahmakshatriya

你怎样编写自己的 exit 函数，并同时包含 stdlib.h 库？这是你自己编写的版本，即 stdlib.c 或等价物吗？ - Lundin

@Lundin：请注意最后给出的上下文。真正的代码是我自己编写的 exit，以及我的 <stdlib.h>。问题中的代码仅用于演示目的。 - DevSolar

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是的，我看过了，但是如果这个.c文件是你的库实现还是一些随机测试文件并不明显。例如，我不会期望你的std lib包含main()函数。 - Lundin

@Lundin：我的库中没有 main 函数，但是我的测试驱动程序（链接我的库）有，这时我意识到我的 exit 函数（在其中调用了 atexit 注册的函数，其中包括一个用于刷新/关闭打开流的函数）没有被调用。 - DevSolar

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Ajay Brahmakshatriya · Accepted Answer

如果我理解正确，您正在尝试实现C标准库中的函数，同时尝试使用C运行时的某些部分（即调用main函数和exit函数）。

通常执行此操作的代码部分是_start函数。这通常是带有Linux加载器的ELF二进制文件的入口点。

这个_start函数在您的编译器使用的C运行时中定义，调用exit的链接已经完成（地址修补到调用点）。很可能它被直接嵌入到_start函数中。

为了让_start函数调用您的exit函数，您需要重新定义_start本身。然后，您必须确保不使用C运行时的_start函数。

我建议像这样处理 -

// Assuming your have included files that declare the puts and fflush functions and the stdout macro. 
int main(int argc, char* argv[]); // This is here just so that there is a declaration before the call
void _start(void) {
    char *argv[] = {"executable"}; // There is a way to get the real arguments, but I think you will have to write some assembly for that. 

    int return_value = main(1, argv);
    exit(return_value);
    // Control should NEVER reach here, because you cannot return from the _start function
}

void exit(int ret) {
    puts("ok"); 
    fflush(stdout); // Assuming your runtime defines these functions and stdout somewhere. 
    // To simulate an exit, we will just spin infinitely - 
    while(1);
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    puts("hello world\n");
    return 0;
}

现在你可以将文件编译和链接为 -

gcc test.c -o executable -nostdlib

-nostdlib告诉链接器不要链接到标准运行时库，该库具有_start的实现。

现在，您可以执行可执行文件，并按预期调用“退出”，然后将永远保持循环状态。您可以通过按ctrl+c或以其他方式发送SIGKILL来杀死它。

附录

仅为完整起见，我还尝试编写其余函数的实现。

您可以首先在代码顶部添加以下声明和定义。

#define stdout (1)
int puts(char *s);
long unsigned int strlen(const char *s) {
        int len = 0;
        while (s[len])
                len++;
        return len;
}
int fflush(int s) {
}
void exit(int n);

strlen被定义为预期结果，fflush是一个无效操作，因为我们没有为stdio函数实现缓冲。

现在在一个单独的文件puts.s中编写以下汇编代码（假设x64 linux。如果您的平台不同，请更改系统调用编号和参数）。

        .text
        .globl puts
puts:
        movq    %rdi, %r12
        callq    strlen
        movq    $1, %rdi
        movq    %r12, %rsi
        movq    %rax, %rdx
        movq    $1, %rax
        syscall
        retq

这是一个最简单的puts实现，它调用了strlen函数，然后是write系统调用。

现在，您可以将所有内容编译和链接为-

gcc test.c put.s -o executable -nostdlib

当我运行生成的 可执行文件 时，会得到以下输出 -

hello world
ok

然后进程就僵住了。我可以通过按下ctrl+c来终止它。