MSVC CRT运行库启动代码分析
原文链接:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
在程序进入main/WinMain函数之前,需要先进行C运行库的初始化操作,通过在Visual Studio中调试,通过栈回溯可以找到位于crt0.c中的_tmainCRTStartup函数,这个函数负责进行一些初始化操作,_tmainCRTStartup的上一层调用来自kernel32.dll。这里简单分析一下crt0.c的代码。
实际上,C运行库代码又有两个版本,如果是静态编译的话代码位于crt0.c之中,如果是动态编译的话代码位于crtexe.c之中,这里可以通过项目属性的“配置属性”——“C/C++”——“代码生成”——“运行库”的MT和MD进行设置。
根据工程的类型的不同(Win32工程和Console工程),以及工程编码的不同(Unicode与多字节),实际的入口函数会有四种不同的可能,_tmainCRTStartup被设置为一个红,根据工程的设置,实际的名字选取其中的一种:
#ifdef _WINMAIN_ #ifdef WPRFLAG
#define _tmainCRTStartup wWinMainCRTStartup
#else /* WPRFLAG */
#define _tmainCRTStartup WinMainCRTStartup
#endif /* WPRFLAG */ #else /* _WINMAIN_ */ #ifdef WPRFLAG
#define _tmainCRTStartup wmainCRTStartup
#else /* WPRFLAG */
#define _tmainCRTStartup mainCRTStartup
#endif /* WPRFLAG */ #endif /* _WINMAIN_ */
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_tmainCRTStartup实际上是__tmainCRTStartup的一个包装函数,在调用后者之前,对cookie进行了初始化操作,如果设置了/GS选项的话,在函数调用过程中,建立栈帧的时候会设置一个cookie,函数返回之前会校验cookie是否一致,简单的判断是否发出缓冲区溢出。
int
_tmainCRTStartup(
void
)
{
__security_init_cookie(); return __tmainCRTStartup();
}
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我的测试环境是Visual Studio 2010,__tmainCRTStartup函数的代码感觉和VC6的还是有一定差距的,《C++反汇编与逆向分析》和《程序员的自我修养》都是以VC6的代码作为例子讲解的。__tmainCRTStartup的基本流程为:堆初始化、多线程初始化、IO初始化、命令行参数解析、环境变量参数解析、全局数据和浮点数寄存器初始化、main函数调用、返回。分析如下
int
__tmainCRTStartup(
void
)
{
int initret;
int mainret=;
int managedapp;
#ifdef _WINMAIN_
_TUCHAR *lpszCommandLine;
STARTUPINFOW StartupInfo; GetStartupInfoW( &StartupInfo );
#endif /* _WINMAIN_ */ #ifdef _M_IX86
// 对于32位程序,设置为如果检测到堆败坏则则自动结束进程
// 64位程序默认就设置了这个行为
if (!_NoHeapEnableTerminationOnCorruption)
{
HeapSetInformation(NULL, HeapEnableTerminationOnCorruption, NULL, );
}
#endif /* _M_IX86 */ // 检测PE头中的标志
managedapp = check_managed_app();
// ======================================================
// 堆初始化操作
// 对于32位程序而言,_heap_init通过CreateHeap创建一个堆
// ======================================================
if ( !_heap_init() ) /* initialize heap */
fast_error_exit(_RT_HEAPINIT); /* write message and die */
// 初始化多线程环境,暂时不做分析
if( !_mtinit() ) /* initialize multi-thread */
fast_error_exit(_RT_THREAD); /* write message and die */ _CrtSetCheckCount(TRUE); #ifdef _RTC
_RTC_Initialize();
#endif /* _RTC */ __try {
// I/O初始化,暂时不做分析
if ( _ioinit() < ) /* initialize lowio */
_amsg_exit(_RT_LOWIOINIT);
// 获取命令行参数
/* get wide cmd line info */
_tcmdln = (_TSCHAR *)GetCommandLineT();
// 获取环境变量参数
_tenvptr = (_TSCHAR *)GetEnvironmentStringsT();
// 解析并设置命令行参数
if ( _tsetargv() < )
_amsg_exit(_RT_SPACEARG);
// 解析并设置环境变量参数
if ( _tsetenvp() < )
_amsg_exit(_RT_SPACEENV);
// 初始化全局数据和浮点寄存器
initret = _cinit(TRUE); /* do C data initialize */
if (initret != )
_amsg_exit(initret);
// 进入(w)WinMain或者(w)main函数
#ifdef _WINMAIN_
lpszCommandLine = _twincmdln();
mainret = _tWinMain( (HINSTANCE)&__ImageBase,
NULL,
lpszCommandLine,
StartupInfo.dwFlags & STARTF_USESHOWWINDOW
? StartupInfo.wShowWindow
: SW_SHOWDEFAULT
);
#else /* _WINMAIN_ */
_tinitenv = _tenviron;
mainret = _tmain(__argc, _targv, _tenviron);
#endif /* _WINMAIN_ */ if ( !managedapp )
exit(mainret); _cexit(); }
// 异常处理
__except ( _XcptFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()) )
{
/*
* Should never reach here
*/ mainret = GetExceptionCode(); if ( !managedapp )
_exit(mainret); _c_exit(); } /* end of try - except */ return mainret;
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下面分析一下_cinit函数。阉割之后的代码大致是这样的:
int __cdecl _cinit (
int initFloatingPrecision
)
{
int initret;
// 浮点寄存器初始化
if (_FPinit != NULL &&
_IsNonwritableInCurrentImage((PBYTE)&_FPinit))
{
(*_FPinit)(initFloatingPrecision);
} // C语言数据初始化
initret = _initterm_e( __xi_a, __xi_z );
if ( initret != )
return initret; // C++数据初始化
_initterm( __xc_a, __xc_z ); return ;
}
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首先进行浮点寄存器初始化操作,之后进行C语言数据初始化和C++数据初始化。_initterm_e函数和_initterm函数的代码差不多,差别不过是一个返回void,一个返回int。
typedef void (__cdecl *_PVFV)(void); void __cdecl _initterm (
_PVFV * pfbegin,
_PVFV * pfend
)
{
while ( pfbegin < pfend )
{
if ( *pfbegin != NULL )
(**pfbegin)();
++pfbegin;
}
}
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_PVFV是一个函数指针类型,_initterm就是遍历pfbegin到pfend(不包括pfend)之间不为NULL的函数指针并进行调用。C++全局类的构造函数就是在这个地方进行调用的,编译器会对注册函数进行预处理,填充到pfbegin和pfend之间的指针。在调用函数的时候,进行了两次解引用操作:(**pfbegin)()。这里只解引用一次就够了,或者如果你愿意,解引用N次也行:(***************pfbegin)()。对于C++全局类,调用(**pfbegin)()在调用构造函数的同时,通过atexit函数对析构函数进行了注册,使得在main返回之后析构函数能够调用:
int __cdecl atexit (
_PVFV func
)
{
return (_onexit((_onexit_t)func) == NULL) ? - : ;
}
析构函数的调用将程序退出之前:
void __cdecl exit (
int code
)
{
doexit(code, , ); /* full term, kill process */
} static void __cdecl doexit (
int code,
int quick,
int retcaller
)
{
// ......部分代码省略
_initterm(__xp_a, __xp_z); // ......部分代码省略
_initterm(__xt_a, __xt_z); // ......部分代码省略
__crtExitProcess(code); // ......部分代码省略
}
可以看到,还是通过调用_initterm来执行析构函数相关的代码。
关于函数指针解引用,由编译器隐式转换成指向函数的指针。所以无论进行多少次解引用都可以,不解引用也可以。
#include <stdio.h> typedef void (__cdecl *FN)(void); void TestFun()
{
printf("TestFun()\n");
} int main(int argc, char **argv)
{
FN pFn = reinterpret_cast<FN>(TestFun);
printf("%08X\n", pFn);
printf("%08X\n", *pFn);
printf("%08X\n", **pFn);
pFn(); // 不解引用,直接使用函数指针 return ;
}
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输出如下:
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