CRT (C run-time library)简介

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1. 什么是CRT

crt是C run-time library的简称，称为C运行时库，它诞生于20世纪70年代，是程序在运行时所需要的库文件，属于C语言世界的概念。

C语言是由贝尔实验室的Dennis Ritchie从1969年到1973年开发的。1973年，Ken Thompson和Ritchie使用C语言重写了90%以上的UNIX系统函数，并且把其中最常用的部分独立出来，形成头文件和对应的LIBRARY，C运行时库就这样形成的。

随着C语言的流行，各个C编译器的生产商/个体/团体都遵循老的传统，在不同平台上都有相对应的Standard Library，但大部分实现都是与各个平台有关的。由于各个C编译器对C的支持和理解有很多分歧和微妙的差别，所以就有了ANSI C。ANSI C（主观意图上）详细的规定了C语言各个要素的具体含义和编译器实现要求，引进了新的函数声明方式，同时订立了StandardLibrary的标准形式。所以C运行时库由编译器生产商提供，至于由其他厂商/个人/团体提供的头文件和库函数，应当称为第三方C运行库（Third party C run-time libraries）。

Glibc(The GNU C Library)是GNU发布的libc库，即C运行库。Glibc是Linux系统中最底层的API，几乎其它任何运行库都会依赖于glibc。Glibc除了封装Linux操作系统所提供的系统服务外，它本身也提供了许多其它一些必要功能服务的实现。由于glibc囊括了几乎所有的UNIX通行的标准，可以想见其内容包罗万象。而就像其他的UNIX系统一样，其内含的档案群分散于系统的树状目录结构中，像一个支架一般撑起整个操作系统。在 GNU/Linux系统中，其C函数库发展史点出了GNU/Linux演进的几个重要里程碑，用glibc作为系统的C函数库，是GNU/Linux演进的一个重要里程碑。

Glibc有几个辅助程序运行的运行库，分别是/usr/lib/crt1.o、/usr/lib/crti.o和/usr/lib/crtn.o，这些目标文件的作用分别是启动、初始化和结束，它们通常会被自动链接到应用程序中。其中crt1.o中包含程序的入口函数_start以及两个未定义的符号__libc_start_main和main，由_start负责调用__libc_start_main初始化libc，然后调用应用程序中定义的main函数。由于类似于全局静态对象这样的代码需要在main函数之前执行，crti.o和crtn.o负责辅助启动这些代码。同样，在gcc中还有crtbegin.o和crtend.o这两个目标程序用于配合glibc来实现C++的全局构造和析构。

注：crt1.o是crt0.o的后续演进版本。

crt1.o中有非常重要的.init段、.fini段以及_start函数的入口。.init段和.fini段实际上是靠crti.o以及crtn.o来实现的，.init段是main函数之前的初始化工作代码, 比如全局变量的构造。.fini段则负责main函数之后的清理工作。

2. 举例说明

将源程序hello.c在Linux环境下按下面步骤编译运行。

编译为.o

gcc -c -o test.o test.c

链接：

ld -dynamic-linker/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 -o hello /usr/lib64/crt1.o /usr/lib64/crti.o/usr/lib64/crtn.o hello.o -lc

运行：./hello

如果在链接时不选择crt1.o，则链接错，找不到_start。

如果在链接时不选择crti.o，则在函数__libc_csu_init中找不到_init，链接错。

如果在链接时不选择crtn.o ，链接通过，但执行时出现“Segmentation fault (core dumped)”错。

如果在链接时不选择hello.o ，出现错误，在crt1.o中函数_start找不到main。

如果在链接时不选择-lc，即c库，libc，链接错误，找不到__libc_start_main 等参数。

总结：在crt1.o中，包含有代码的运行入口_start，程序进入_start后进行初始化后会调用main，而main在crt1.o中未定义，它是在hello.o中定义，由此可见，main主函数的执行是由于_start的调用而引起的。crt1.o还有未定义符号__libc_start_main .__libc_csu_...等，这些符号是在libc中定义的。libc并不像其它目标文件一样链接到可执行文件main中，而是在运行时做动态链接的。

crt1.o的前身叫crt0.o, 它的作用是作为连接的首个模块。为了实现C++的全局构造和析构。改进crt0.o 为crt1.o。运行库引入了.init和.finit段，.init在main函数前运行，.finit在main函数后运行。链接器将所有目标文件的init段和finit段合并，并产生两个函数：_init()和_finit()。.init段，.finit段所需要的一些辅助代码，分别位于crti.o和crtn.o。

程序的执行始于crti.o，终止于crtn.o，中间才是真正程序的运行。简单描述如下：

_start函数调用__libc_start_main函数

__libc_start_main调用__libc_csu_init, main，__libc_csu_fini函数。

__libc_csu_init, 负责调用_init()

__libc_csu_fini, 负责调用_finit()

参考资料：

[1] https://www.cnblogs.com/iTeck/p/4159202.html

[2] https://blog.csdn.net/hejinjing_tom_com/article/details/32325749

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