为什么 C 运行时不调用我的 exit()？

Question

C 标准规定...

...从对main 函数的初始调用返回等效于以主函数返回的值作为参数调用exit 函数。

据我所知，这通常由 C 运行时支持代码 (crt0.c) 通过执行此操作来实现 -- 使用来自 main 的返回值调用 exit。

glibc:

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

Ulysses Libc:

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

但是，当我编写自己的 exit 版本时，它不会被调用：

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

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

int main()
{
    return 0;
}

这不会产生我预期的“ok”输出。显然我在这里遗漏了什么？

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上下文：我正在实现一个 C 标准库，只是 ISO 部分，即没有 crt0.c。我希望现有的系统运行时会调用my own exit implementation，因此“我的”清理（如刷新和关闭流、处理用atexit 注册的函数等）将在从链接到我的库的main 返回时自动运行。显然不是这样的，我只是不明白为什么不。

Answer 1

如果我理解正确，您是在尝试使用 C 运行时的某些部分（即调用主函数并退出的部分）时尝试实现 C 标准库中的函数。

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

这个_start 函数是在您的编译器使用的C 运行时中定义的，并且对exit 的调用已经链接（修补到调用站点的地址）。它很可能只是内联到_start 函数中。

要让_start 函数调用你的exit，你需要做的是重新定义_start 本身。然后你必须确保没有使用 C 运行时的_start。

我会选择这样的 -

// 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;
}

现在您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具有_start 实现的标准运行时。

现在您可以执行您的可执行文件，它会按照您的预期调用您的“退出”，然后会一直循环下去。您可以通过按 ctrl+c 或以其他方式发送 SIGKILL 来杀死它。

附录

为了完整起见，我还尝试写下其余功能的实现。

您可以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 按预期定义，fflush 是空操作，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 中编写以下程序集（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puts 的最简单实现，它调用strlen 函数，然后调用write 系统调用。

您现在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executable 时，我得到以下输出 -

hello world
ok

然后进程就挂起。我可以按 ctrl+c 杀死它。