独立式环境与宿主式环境————《标准C语言指南》读书笔记01

在编写和转换一个C程序之前，需要考虑它的执行环境，因为这关系到源文件的内容（程序应当如何编写），也关系到转换后的程序能否正常执行。通常有两种不同的执行环境，分别是独立式环境（freestanding environment）和宿主式环境（hosted environment）。

这两种环境的划分基于C在不同领域里的广泛应用。在很多情况下，可能没有操作系统，或者从操作系统那里得到的支持有限，又或者正在编写一个操作系统。此时，要求程序能独立自主地执行。在这方面，典型的例子包括仪器仪表的固件、控制器等嵌入式领域里的设备。

在宿主式环境下，程序的加载、执行和终止通常要受操作系统的控制和调度，并允许使用操作系统提供的各种功能和组件，比如文件系统。

举例来说，如果制作了一个带有处理器的数字电路，并想用C编写一个程序来直接驱动它工作（前提是存在一个针对该处理器的Ｃ的实现，能够生成被该处理器识别和执行的机器代码），那么，这个简单的电路就是独立式环境；如果想写一个能在Windows下运行的窗口程序，那么，Windows连同运行它的硬件就构成了宿主式环境。

以上文字摘自《标准C语言指南》（电子工业出版社）的1.3.2节“执行环境”。

一天有个同事说“C程序的执行是从main函数开始的”。另一个同事反驳道：“对于有操作系统的，C程序从main函数开始执行；对于没有操作系统的，比如单片机上的程序，就不是从main函数开始的。”乍一听，后面这个同事说得有道理，可是仔细想想，其实也不然。
不管是宿主式环境还是独立式环境，C程序的执行都不是从main函数开始的。

在宿主式环境下运行的程序，它不仅仅包含了由源文件的内容所生成的代码，也包括一些和宿主（比如操作系统）交互的代码，这些代码用于做一些初始化（运行前准备）和清理工作。

举个最简单的例子，比如在Linux上用GCC编译一个输出“Hello World”的源程序，整个程序的入口点是crt1.o中提供的_start，它首先做一些初始化工作，然后调用C代码中提供的main函数。所以，说main函数是程序的入口点其实不准确。在这个例子中，_start才是真正的入口点，而main函数是被_start调用的。

对于独立式环境，道理类似。在我们编写的main函数执行之前，总要做一些初始化的工作。比如我们在Keil环境下开发cortex-M3平台上的程序，一般会有一个启动文件，假设是ST公司提供的启动文件“stm32f10x_vector.s”，其中有一行

LDR R0, =__main ；

这里的__main不是我们通常定义的那个main函数，而是C运行时库（C run-time library）里的一个初始化子程序。该程序的一个主要作用是初始化堆栈，并初始化映像文件，最后跳转到C程序中的main函数。

【end】

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