獨立式環境與宿主式環境————《標準C語言指南》讀書筆記01

在編寫和轉換一個C程序之前，需要考慮它的執行環境，因為這關系到源文件的內容（程序應當如何編寫），也關系到轉換后的程序能否正常執行。通常有兩種不同的執行環境，分別是獨立式環境（freestanding environment）和宿主式環境（hosted environment）。

這兩種環境的劃分基于C在不同領域里的廣泛應用。在很多情況下，可能沒有操作系統，或者從操作系統那里得到的支持有限，又或者正在編寫一個操作系統。此時，要求程序能獨立自主地執行。在這方面，典型的例子包括儀器儀表的固件、控制器等嵌入式領域里的設備。

在宿主式環境下，程序的加載、執行和終止通常要受操作系統的控制和調度，并允許使用操作系統提供的各種功能和組件，比如文件系統。

舉例來說，如果制作了一個帶有處理器的數字電路，并想用C編寫一個程序來直接驅動它工作（前提是存在一個針對該處理器的Ｃ的實現，能夠生成被該處理器識別和執行的機器代碼），那么，這個簡單的電路就是獨立式環境；如果想寫一個能在Windows下運行的窗口程序，那么，Windows連同運行它的硬件就構成了宿主式環境。

以上文字摘自《標準C語言指南》（電子工業出版社）的1.3.2節“執行環境”。

一天有個同事說“C程序的執行是從main函數開始的”。另一個同事反駁道：“對于有操作系統的，C程序從main函數開始執行；對于沒有操作系統的，比如單片機上的程序，就不是從main函數開始的。”乍一聽，后面這個同事說得有道理，可是仔細想想，其實也不然。
不管是宿主式環境還是獨立式環境，C程序的執行都不是從main函數開始的。

在宿主式環境下運行的程序，它不僅僅包含了由源文件的內容所生成的代碼，也包括一些和宿主（比如操作系統）交互的代碼，這些代碼用于做一些初始化（運行前準備）和清理工作。

舉個最簡單的例子，比如在Linux上用GCC編譯一個輸出“Hello World”的源程序，整個程序的入口點是crt1.o中提供的_start，它首先做一些初始化工作，然后調用C代碼中提供的main函數。所以，說main函數是程序的入口點其實不準確。在這個例子中，_start才是真正的入口點，而main函數是被_start調用的。

對于獨立式環境，道理類似。在我們編寫的main函數執行之前，總要做一些初始化的工作。比如我們在Keil環境下開發cortex-M3平臺上的程序，一般會有一個啟動文件，假設是ST公司提供的啟動文件“stm32f10x_vector.s”，其中有一行

LDR R0, =__main ；

這里的__main不是我們通常定義的那個main函數，而是C運行時庫（C run-time library）里的一個初始化子程序。該程序的一個主要作用是初始化堆棧，并初始化映像文件，最后跳轉到C程序中的main函數。

【end】

總結

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