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_ */ Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
_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(); } Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
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=0; 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, 0); } #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() < 0 ) /* 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() < 0 ) _amsg_exit(_RT_SPACEARG); // 解析并设置环境变量参数 if ( _tsetenvp() < 0 ) _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 != 0) _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; } Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
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 != 0 ) return initret; // C++数据初始化 _initterm( __xc_a, __xc_z ); return 0; } Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
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; } } Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
_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) ? -1 : 0; }
析构函数的调用将程序退出之前：
void __cdecl exit ( int code ) { doexit(code, 0, 0); /* 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 0; } Copyed From 程序人生 Home Page:http://www.programlife.net Source URL:http://www.programlife.net/msvc-crt-startup.html
输出如下：
