这些链接器的行为是什么？答案

【问题标题】：What is the behavior of these linkers?这些链接器的行为是什么？
【发布时间】：2012-10-11 15:33:48
【问题描述】：

从question，我看到了一个有趣的代码，它编译（尽管有警告）并产生分段错误（gcc 4.4.4；clang 2.8）：

main;

如果我们展开它，结果如下：

int main = 0;

那么链接器在这里的行为是什么？

【问题讨论】：

标签： c linker segmentation-fault

【解决方案1】：

链接器的行为是它在程序的数据或 BSS 段中定义了一个名为 main 的符号。它长 4 个字节并初始化为 0。通常，它在程序的代码段（通常称为 .text）中创建一个符号，其中包含 main 函数的可执行代码。

C 运行时在固定入口点（通常称为 _start）启动，初始化一堆东西（例如设置程序的参数），并调用 main 函数。当main 是可执行代码时，这一切都很好，但如果它是 4 个零字节，程序会将控制权转移到那些零字节并尝试执行它们。

通常，数据和 BSS 段被标记为不可执行，因此当您尝试在那里执行代码时，处理器将引发异常，操作系统将解释该异常，然后使用信号终止您的程序。如果它所在的段以某种方式是可执行的，那么它将尝试执行00 00 00 00 定义的机器指令。在 x86 和 x86-64 中，这是一条非法指令，因此在 POSIX 操作系统中您还会收到 SIGILL 信号。

【讨论】：

那么，我可以用char main 代替int main 并期待同样的结果吗？
@noMAD: 是的，如果您将main 定义为任何全局对象，则会发生相同的结果，除非您碰巧正在运行具有可执行数据段的操作系统（不太可能）并且您将其初始化为在您的 CPU 上成为有效可执行代码的数据（例如，char main = 0xC3 用于 x86 上的单个 RET 指令）。
@noMAD 我得到了同样的结果。

【解决方案2】：

在我的系统（CentOS 6.3）下，main 被放入 BSS 并包含全 0，因此崩溃：

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
0x00000000006007f0 in main ()
(gdb) where
#0  0x00000000006007f0 in main ()
(gdb) l
"main" is not a function
(gdb) disass 0x6007f0
Dump of assembler code for function main:
=> 0x00000000006007f0 <+0>: add    %al,(%rax)
   0x00000000006007f2 <+2>: add    %al,(%rax)
End of assembler dump.
(gdb) info symbol &main
main in section .bss of /home/ajd/tmp/x
(gdb) x/16b 0x6007f0
0x6007f0 <main>:    0   0   0   0   0   0   0   0
0x6007f8:   0   0   0   0   0   0   0   0
(gdb)

【讨论】：

【解决方案3】：

符号main 应该是一个函数，而不是一个整数。但是，链接器不太关心main 的类型；符号已定义。如果符号 main 不是具有指定签名之一的函数，则调用未定义的行为。

然后启动代码调用“函数”，它实际上是程序数据段中的一个地址。出错是因为存储在该地址的“代码”无效——前 4 个字节可能为零；后来发生的事情是任何人的猜测。数据段可能被标记为不可执行，在这种情况下尝试执行数据将触发该帐户的崩溃。

当您调用未定义的行为时，任何事情都可能发生。崩溃在这里是很明智的。

【讨论】：

那么，我可以使用 char main 代替 int main 并期待相同的结果吗？
大致而言，无论变量main — char, double, struct { a char[300]; }, ...