在VC中编译运行程序的小知识点

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1、Run-Time Library

Run-Time Library是编译器提供的标准库,提供一些基本的库函数和系统调用。
我们一般使用的Run-Time Library是C Run-Time Libraries。当然也有Standard C++ libraries。
C Run-Time Libraries实现ANSI C的标准库。VC安装目录的CRT目录有C Run-Time库的大部分源代码。

C Run-Time Libraries有静态库版本,也有动态链接库版本;有单线程版本,也有多线程版本;还有调试和非调试版本。
可以在"project"->"settings"->"C/C++"->"Code Generation"中选择Run-Time Library的版本。

动态链接库版本:
/MD Multithreaded DLL                    使用导入库MSVCRT.LIB
/MDd Debug Multithreaded DLL       使用导入库MSVCRTD.LIB

静态库版本:
/ML Single-Threaded                       使用静态库LIBC.LIB
/MLd Debug Single-Threaded          使用静态库LIBCD.LIB
/MT Multithreaded                           使用静态库LIBCMT.LIB
/MTd Debug Multithreaded              使用静态库LIBCMTD.LIB

C Run-Time Library的标准io部分与操作系统的关系很密切,在Windows上,CRT的io部分代码只是一个包装,底层要用到操作系统内核kernel32.dll中的函数,在编译时使用导入库kernel32.lib。这也就是为什么在嵌入式环境中,我们一般不能直接使用C标准库。

2、常见的编译参数

VC建立项目时总会定义"Win32"。控制台程序会定义"_CONSOLE",否则会定义"_WINDOWS"。Debug版定义"_DEBUG",Release版定义"NDEBUG"

与MFC DLL有关的编译常数包括:
_WINDLL    表示要做一个用到MFC的DLL
_USRDLL     表示做一个用户DLL(相对MFC扩展DLL而言)
_AFXDLL     表示使用MFC动态链接库
_AFXEXT     表示要做一个MFC扩展DLL

所以:
Regular, statically linked to MFC _WINDLL,_USRDLL
Regular, using the shared MFC DLL _WINDLL,_USRDLL,_AFXDLL
Extension DLL _WINDLL,_AFXDLL,_AFXEXT

CL.EXE编译所有源文件,LINK.EXE链接EXE和DLL,LIB.EXE产生静态库。

3、subsystem和可执行文件的启动

LINK的时候需要指定/subsystem,这个链接选项告诉Windows如何运行可执行文件。
控制台程序是/subsystem:"console"
其它程序一般都是/subsystem:"windows "

将subsystem选成"console"后,Windows在进入可执行文件的代码前(如mainCRTStartup),就会产生一个控制台窗口。
如果选择"windows",操作系统就不产生console窗口,该类型应用程序的窗口由用户自己创建。

可执行文件都有一个Entry Point,LINK时可以用/entry指定。缺省情况下,如果subsystem是“console”,Entry Point是 mainCRTStartup(ANSI)或wmainCRTStartuup(UNICODE),即:
/subsystem:"console" /entry:"mainCRTStartup" (ANSI)
/subsystem:"console" /entry:"wmainCRTStartuup" (UNICODE)
mainCRTStartup 或 wmainCRTStartuup 会调用main或wmain。
值得一提的是,在进入应用程序的Entry Point前,Windows的装载器已经做过C变量的初始化,有初值的全局变量拥有了它们的初值,没有初值的变量被设为0。

如果subsystem是“windows”,Entry Point是WinMain(ANSI)或wWinMain(UINCODE),即:
/subsystem:"windows" /entry:"WinMainCRTStartup" (ANSI)
/sbusystem:"windows" /entry:"wWinMainCRTStartup" (UINCODE)
WinMainCRTStartup 或 wWinMainCRTStartup 会调用 WinMain 或 wWinMain。

这些入口点函数,在CRT目录都可以看到源代码,例如(为了简洁,我删除了原代码的一些条件编译):

void mainCRTStartup(void)
{
        int mainret;

        /* Get the full Win32 version */
        _osver = GetVersion();
        _winminor = (_osver >> 8) & 0x00FF ;
        _winmajor = _osver & 0x00FF ;
        _winver = (_winmajor << 8) + _winminor;
        _osver = (_osver >> 16) & 0x00FFFF ;

#ifdef _MT
        if ( !_heap_init(1) )               /* initialize heap */
#else  /* _MT */
        if ( !_heap_init(0) )               /* initialize heap */
#endif  /* _MT */
            fast_error_exit(_RT_HEAPINIT);  /* write message and die */

#ifdef _MT
        if( !_mtinit() )                    /* initialize multi-thread */
            fast_error_exit(_RT_THREAD);    /* write message and die */
#endif  /* _MT */

        __try {
            _ioinit();                      /* initialize lowio */
            _acmdln = (char *)GetCommandLineA();        /* get cmd line info */
            _aenvptr = (char *)__crtGetEnvironmentStringsA();        /* get environ info */
            _setargv();
            _setenvp();
            __initenv = _environ;
            mainret = main(__argc, __argv, _environ);
            exit(mainret);
        }
        __except ( _XcptFilter(GetExceptionCode(), GetExceptionInformation()) )
        {
            _exit( GetExceptionCode() );        /* Should never reach here */
        } /* end of try - except */
}  

如果使用MFC框架,WinMain也会被埋藏在MFC库中(APPMODUL.CPP):

extern "C" int WINAPI

_tWinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance,

LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow)

{

// call shared/exported WinMain

return AfxWinMain(hInstance, hPrevInstance, lpCmdLine, nCmdShow);

}

对于ANSI版本,"_tWinMain"就是"WinMain";对于UINCODE版本,"_tWinMain"就是"wWinMain"。可参见afx.h:

#ifdef _UNICODE 

#define _tmain wmain

#define _tWinMain wWinMain

#else

#define _tmain main

#define _tWinMain WinMain

#endif

全局C++对象的构造函数是在什么地方调用的?答案是在进入应用程序的Entry Point后,在调用main函数前的初始化操作中。所以MFC的theApp的构造函数是在_tWinMain之前调用的。

4、不显示Console窗口的Console程序

在默认情况下/subsystem 和/entry开关是匹配的,也就是:

"console"对应"mainCRTStartup"或者"wmainCRTStartup"

"windows"对应"WinMain"或者"wWinMain"

我们可以通过手动修改的方法使他们不匹配。例如:

#include "windows.h"

#pragma comment( linker, "/subsystem:\"windows\" /entry:\"mainCRTStartup\"" ) // 设置入口地址

void main(void)

{

MessageBox(NULL, "hello", "Notice", MB_OK);

}

这个Console程序就不会显示Console窗口。如果选/MLd的话,这个程序只需要链接LIBCD.LIB user32.lib kernel32.lib。

其实如果不想看到Console窗口,还有一个更直接的方法:那就是直接在EXE文件中将PE文件头的Subsystem从3改成2。在EXE文件中,PE文件头的偏移地址是0x3c,Subsystem是一个WORD,它在PE文件头中的偏移是0x5c。

5、MFC的库文件

MFC的库可以静态链接,也可以动态链接。静态库和动态库又有Debug和Release,ANSI和Unicode版本之分。

静态MFC库主要有:

ANSI Debug NAFXCWD.LIB

ANSI Release NAFXCW.LIB

Unicode Debug UAFXCWD.LIB

Unicode Release UAFXCW.LIB

动态链接库主要有;

ANSI Debug MFCxxD.LIB (core,MFCxxD.DLL),

MFCOxxD.LIB (OLE,MFCOxxD.DLL),

MFCDxxD.LIB (database,MFCDxxD.DLL),

MFCNxxD.LIB (network,MFCNxxD.DLL),

MFCSxxD.LIB (static)

ANSI Release MFCxx.LIB (combined,MFCxx.DLL)

MFCSxx.LIB (static)

Unicode Debug MFCxxUD.LIB (core,MFCxxUD.DLL),

MFCOxxUD.LIB (OLE,MFCOxxUD.DLL),

MFCDxxUD.LIB (database,MFCDxxUD.DLL),

MFCNxxUD.LIB (network,MFCNxxUD.DLL),

MFCSxxUD.LIB (static)

Unicode Release MFCxxU.DLL (combined,MFCxxU.DLL),

MFCSxxU.LIB (static)

上面的LIB文件除了MFCSxx(D、U、UD).LIB以外都是导入库。

MFC动态链接库版本也需要静态链接一些文件,这些文件就放在MFCSxx(D、U、UD).LIB中。例如包含_tWinMain的appmodul.cpp。

6、结束语

研究这些问题的动机是想弄清楚我们的程序是如何装载、运行的。但是,由于Windows不是开源平台,我也只能研究到PE文件(Windows上可执行文件的格式)。entry point、subsystem都是PE文件头的一部分。

Windows在进入PE文件的entry point之前做了些什么,就看不到了,只能大概推测:应该是创建一个进程,装载PE文件和所有需要的DLL,初始化C变量,然后从某个起点函数开始运行。不同的subsystem,应该有不同的起点。调用这个起点函数时应该传入PE文件的entry point地址。

原文链接:http://www.fmddlmyy.cn/text3.html

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