MSVC CRT运行库启动代码分析

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_ */

_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();
}
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;
}

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;
}
}
_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;
}

输出如下：