没有main函数的helloworld

差点儿全部程序猿的第一堂课都是学习helloworld程序，以下我们先来重温一下经典的C语言helloworl

/* hello.c */
#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world!\n");
    return 0;
}

这是一个简单得不能再单的程序。但它包括有一个程序最重要的部分。那就是我们在差点儿全部代码中都能看到的main函数。我们编译成可运行文件并查看符号表，过滤出里面的函数例如以下（为了方便查看我手动调整了grep的输出的格式，所以和你的输出格式是不一样的）

$ gcc hello.c -o hello
$ readelf -s hello | grep FUNC
Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
27: 000000000040040c     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   13 call_gmon_start
32: 0000000000400430     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   13 __do_global_dtors_aux
35: 00000000004004a0     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   13 frame_dummy
40: 0000000000400580     0 FUNC    LOCAL  DEFAULT   13 __do_global_ctors_aux
47: 00000000004004e0     2 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_fini
48: 00000000004003e0     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 _start
51: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@@GLIBC_2.2.5
52: 00000000004005b8     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   14 _fini
53: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND __libc_start_main@@GLIBC_
58: 00000000004004f0   137 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 __libc_csu_init
62: 00000000004004c4    21 FUNC    GLOBAL DEFAULT   13 main
63: 0000000000400390     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT   11 _init

大家都知道用户的代码是从main函数開始运行的。尽管我们仅仅写了一个main函数，但从上面的函数表能够看到还有其他非常多函数，比方_start函数。实际上程序真正的入口并非main函数，我们以以下命令对hello.c代码进行编译

$ gcc hello.c -nostdlib
/usr/bin/ld: warning: cannot find entry symbol _start; defaulting to 0000000000400144

-nostdlib命令是指不链接标准库，报错说找不到entry symbol _start，这里是说找不到入口符号_start，也就是说程序的真正入口是_start函数

实际上main函数仅仅是用户代码的入口，它会由系统库去调用，在main函数之前，系统库会做一些初始化工作，比方分配全局变量的内存。初始化堆、线程等，当main函数运行完后，会通过exit()函数做一些清理工作。用户能够自己实现_start函数

/* hello_start.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

_start(void)
{
    printf("hello world!\n");
    exit(0);
}

执行例如以下编译命令并执行

$ gcc hello_start.c -nostartfiles -o hello_start
$ ./hello_start
hello world!

这里的-nostartfiles的功能是Do not use the standard system startup files when linking，也就是不使用标准的startup files，可是还是会链接系统库，所以程序还是能够运行的。相同我们查看符号表

$ readelf -s hello_start | grep FUNC
Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
20: 0000000000400350    24 FUNC    GLOBAL DEFAULT   10 _start
21: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@@GLIBC_2.2.5
22: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND exit@@GLIBC_2.2.5 

如今就仅仅剩下三个函数了。而且都是我们自己实现的。当中printf因为仅仅有一个參数会被编译器优化为puts函数。在编译时加-fno-builtin选项能够关掉优化

假设我们在_start函数中去掉exit(0)语句。程序运行会出core。这是由于_start函数运行完程序就结束了。而我们自己实现的_start里面没有调用exit()去清理内存

好不easy去掉了main函数。这时又发现必须得有一个_start函数，是不是让人非常烦，事实上_start函数仅仅是一个默认入口，我们是能够指定入口的

/* hello_nomain.c */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int nomain()
{
    printf("hello world!\n");
    exit(0);
}

採用例如以下命令编译

$ gcc hello_nomain.c -nostartfiles -e nomain -o hello_nomain

当中-e选项能够指定程序入口符号，查看符号表例如以下

$ readelf -s hello_nomain | grep FUNC
Num:    Value          Size Type    Bind   Vis      Ndx Name
20: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND puts@@GLIBC_2.2.5
21: 0000000000000000     0 FUNC    GLOBAL DEFAULT  UND exit@@GLIBC_2.2.5
22: 0000000000400350    24 FUNC    GLOBAL DEFAULT   10 nomain

对照hello_start的符号表发现仅仅是将_start换成了nomain

到这里我们就非常清楚了，程序默认的入口是标准库里的_start函数。它会做一些初始化工作，调用用户的main函数。最后再做一些清理工作，我们能够自己写_start函数来覆盖标准库里的_start。甚至能够自己指定程序的入口