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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;
}

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;
}

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:
函数指针解引用


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作者:代码疯子(Wins0n) 本站内容如无声明均属原创,转载请保留作者信息与原文链接,谢谢!


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