main函数之前究竟发生了什么？

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main函数之前究竟发生了什么？

分类： STM32F 开发工具 2010-12-03 10:12  5878人阅读  评论(11)  收藏  举报

flash import wizard linker 编译器 exception

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//TITLE:
//    main函数之前究竟发生了什么？
//AUTHOR:
//    norains
//DATE:
//    Friday  3-December-2010
//Environment:
//    MDK 4.1
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     当使用MFC时，我们会认为入口函数是:: InitInstance；当使用WIN32 API时，我们会认为入口函数是WinMain；当我们写个纯粹的C++程序时，入口函数又变成了main；可当我们进入到嵌入式领域，却发现main函数之前还有一段启动代码！

 

     究竟在main函数之前，发生了什么？如果你觉得已经明白了这个过程，那么请试着回答这个问题：程序是存储到FLASH中的，运行时static变量地址是指向RAM，那么这些static变量的初始值是如何映射到RAM中的？

 

     我们以STM32F10x的启动代码为例，先看看其完整的源码：

[c-sharp]  view plain copy

1. ;/*****************************************************************************/  
2. ;/* STM32F10x.s: Startup file for ST STM32F10x device series                  */  
3. ;/* <<< Use Configuration Wizard in Context Menu >>>                          */  
4. /* This file is part of the uVision/ARM development tools.                   */  
5. /* copyright (c) 2005-2007 Keil Software. All rights reserved.               */  
6. /* This software may only be used under the terms of a valid, current,       */  
7. /* end user licence from KEIL for a compatible version of KEIL software      */  
8. /* development tools. nothing else gives you the right to use this software. */  
9.   
10.   
11. // <h> Stack Configuration  
12. //   <o> Stack Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>  
13. // </h>  
14. Stack_Size      EQU     0x00000200  
15.                 AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3  
16. Stack_Mem       SPACE   Stack_Size  
17. __initial_sp  
18. // <h> Heap Configuration  
19. //   <o>  Heap Size (in Bytes) <0x0-0xFFFFFFFF:8>  
20. // </h>  
21. Heap_Size       EQU     0x00000000  
22.                 AREA    HEAP, ALIGN=3  
23. __heap_base  
24. Heap_Mem        SPACE   Heap_Size  
25. __heap_limit  
26.                 PRESERVE8  
27.                 THUMB  
28. ; Vector Table Mapped to Address 0 at Reset  
29.                 AREA    RESET, DATA, READONLY  
30.                 EXPORT  __Vectors  
31. __Vectors       DCD     __initial_sp              ; Top of Stack  
32.                 DCD     Reset_Handler             ; Reset Handler  
33.                 DCD     NMI_Handler               ; NMI Handler  
34.                 DCD     HardFault_Handler         ; Hard Fault Handler  
35.                 DCD     Memmanage_Handler         ; mpu Fault Handler  
36.                 DCD     BusFault_Handler          ; Bus Fault Handler  
37.                 DCD     UsageFault_Handler        ; Usage Fault Handler  
38.                 DCD     0                         ; Reserved  
39.                 DCD     0                         ; Reserved  
40.                 DCD     SVC_Handler               ; SVCall Handler  
41.                 DCD     DebugMon_Handler          ; Debug Monitor Handler  
42.                 DCD     PendSV_Handler            ; PendSV Handler  
43.                 DCD     SysTick_Handler           ; SysTick Handler  
44.                 ; External Interrupts  
45.                 DCD     WWDG_IRQHandler           ; Window Watchdog  
46.                 DCD     PVD_IRQHandler            ; PVD through EXTI Line detect  
47.                 DCD     TAMPER_IRQHandler         ; Tamper  
48.                 DCD     RTC_IRQHandler            ; RTC  
49.                 DCD     FLASH_IRQHandler          ; Flash  
50.                 DCD     RCC_IRQHandler            ; RCC  
51.                 DCD     EXTI0_IRQHandler          ; EXTI Line 0  
52.                 DCD     EXTI1_IRQHandler          ; EXTI Line 1  
53.                 DCD     EXTI2_IRQHandler          ; EXTI Line 2  
54.                 DCD     EXTI3_IRQHandler          ; EXTI Line 3  
55.                 DCD     EXTI4_IRQHandler          ; EXTI Line 4  
56.                 DCD     DMAChannel1_IRQHandler    ; DMA Channel 1  
57.                 DCD     DMAChannel2_IRQHandler    ; DMA Channel 2  
58.                 DCD     DMAChannel3_IRQHandler    ; DMA Channel 3  
59.                 DCD     DMAChannel4_IRQHandler    ; DMA Channel 4  
60.                 DCD     DMAChannel5_IRQHandler    ; DMA Channel 5  
61.                 DCD     DMAChannel6_IRQHandler    ; DMA Channel 6  
62.                 DCD     DMAChannel7_IRQHandler    ; DMA Channel 7  
63.                 DCD     ADC_IRQHandler            ; ADC  
64.                 DCD     USB_HP_CAN_TX_IRQHandler  ; USB High Priority or CAN TX  
65.                 DCD     USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler ; USB Low  Priority or CAN RX0  
66.                 DCD     CAN_RX1_IRQHandler        ; CAN RX1  
67.                 DCD     CAN_SCE_IRQHandler        ; CAN SCE  
68.                 DCD     EXTI9_5_IRQHandler        ; EXTI Line 9..5  
69.                 DCD     TIM1_BRK_IRQHandler       ; TIM1 Break  
70.                 DCD     TIM1_UP_IRQHandler        ; TIM1 Update  
71.                 DCD     TIM1_TRG_COM_IRQHandler   ; TIM1 Trigger and Commutation  
72.                 DCD     TIM1_CC_IRQHandler        ; TIM1 Capture Compare  
73.                 DCD     TIM2_IRQHandler           ; TIM2  
74.                 DCD     TIM3_IRQHandler           ; TIM3  
75.                 DCD     TIM4_IRQHandler           ; TIM4  
76.                 DCD     I2C1_EV_IRQHandler        ; I2C1 Event  
77.                 DCD     I2C1_ER_IRQHandler        ; I2C1 Error  
78.                 DCD     I2C2_EV_IRQHandler        ; I2C2 Event  
79.                 DCD     I2C2_ER_IRQHandler        ; I2C2 Error  
80.                 DCD     SPI1_IRQHandler           ; SPI1  
81.                 DCD     SPI2_IRQHandler           ; SPI2  
82.                 DCD     USART1_IRQHandler         ; USART1  
83.                 DCD     USART2_IRQHandler         ; USART2  
84.                 DCD     USART3_IRQHandler         ; USART3  
85.                 DCD     EXTI15_10_IRQHandler      ; EXTI Line 15..10  
86.                 DCD     RTCAlarm_IRQHandler       ; RTC Alarm through EXTI Line  
87.                 DCD     USBWakeUp_IRQHandler      ; USB Wakeup from suspend  
88.                 AREA    |.text|, CODE, READONLY  
89. ; Reset Handler  
90. Reset_Handler   PROC  
91.                 EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]  
92.                 IMPORT  __main  
93.                 LDR     R0, =__main  
94.                 BX      R0  
95.                 ENDP  
96. ; Dummy Exception Handlers (infinite loops which can be modified)                  
97. NMI_Handler     PROC  
98.                 EXPORT  NMI_Handler               [WEAK]  
99.                 B       .  
100. HardFault_Handler/  
101.                 PROC  
102.                 EXPORT  HardFault_Handler         [WEAK]  
103.                 B       .  
104.                 ENDP  
105. Memmanage_Handler/  
106.                 PROC  
107.                 EXPORT  Memmanage_Handler         [WEAK]  
108. BusFault_Handler/  
109.                 EXPORT  BusFault_Handler          [WEAK]  
110. UsageFault_Handler/  
111.                 EXPORT  UsageFault_Handler        [WEAK]  
112. SVC_Handler     PROC  
113.                 EXPORT  SVC_Handler               [WEAK]  
114. DebugMon_Handler/  
115.                 EXPORT  DebugMon_Handler          [WEAK]  
116. PendSV_Handler  PROC  
117.                 EXPORT  PendSV_Handler            [WEAK]  
118. SysTick_Handler PROC  
119.                 EXPORT  SysTick_Handler           [WEAK]  
120. Default_Handler PROC  
121.                 EXPORT  WWDG_IRQHandler           [WEAK]  
122.                 EXPORT  PVD_IRQHandler            [WEAK]  
123.                 EXPORT  TAMPER_IRQHandler         [WEAK]  
124.                 EXPORT  RTC_IRQHandler            [WEAK]  
125.                 EXPORT  FLASH_IRQHandler          [WEAK]  
126.                 EXPORT  RCC_IRQHandler            [WEAK]  
127.                 EXPORT  EXTI0_IRQHandler          [WEAK]  
128.                 EXPORT  EXTI1_IRQHandler          [WEAK]  
129.                 EXPORT  EXTI2_IRQHandler          [WEAK]  
130.                 EXPORT  EXTI3_IRQHandler          [WEAK]  
131.                 EXPORT  EXTI4_IRQHandler          [WEAK]  
132.                 EXPORT  DMAChannel1_IRQHandler    [WEAK]  
133.                 EXPORT  DMAChannel2_IRQHandler    [WEAK]  
134.                 EXPORT  DMAChannel3_IRQHandler    [WEAK]  
135.                 EXPORT  DMAChannel4_IRQHandler    [WEAK]  
136.                 EXPORT  DMAChannel5_IRQHandler    [WEAK]  
137.                 EXPORT  DMAChannel6_IRQHandler    [WEAK]  
138.                 EXPORT  DMAChannel7_IRQHandler    [WEAK]  
139.                 EXPORT  ADC_IRQHandler            [WEAK]  
140.                 EXPORT  USB_HP_CAN_TX_IRQHandler  [WEAK]  
141.                 EXPORT  USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler [WEAK]  
142.                 EXPORT  CAN_RX1_IRQHandler        [WEAK]  
143.                 EXPORT  CAN_SCE_IRQHandler        [WEAK]  
144.                 EXPORT  EXTI9_5_IRQHandler        [WEAK]  
145.                 EXPORT  TIM1_BRK_IRQHandler       [WEAK]  
146.                 EXPORT  TIM1_UP_IRQHandler        [WEAK]  
147.                 EXPORT  TIM1_TRG_COM_IRQHandler   [WEAK]  
148.                 EXPORT  TIM1_CC_IRQHandler        [WEAK]  
149.                 EXPORT  TIM2_IRQHandler           [WEAK]  
150.                 EXPORT  TIM3_IRQHandler           [WEAK]  
151.                 EXPORT  TIM4_IRQHandler           [WEAK]  
152.                 EXPORT  I2C1_EV_IRQHandler        [WEAK]  
153.                 EXPORT  I2C1_ER_IRQHandler        [WEAK]  
154.                 EXPORT  I2C2_EV_IRQHandler        [WEAK]  
155.                 EXPORT  I2C2_ER_IRQHandler        [WEAK]  
156.                 EXPORT  SPI1_IRQHandler           [WEAK]  
157.                 EXPORT  SPI2_IRQHandler           [WEAK]  
158.                 EXPORT  USART1_IRQHandler         [WEAK]  
159.                 EXPORT  USART2_IRQHandler         [WEAK]  
160.                 EXPORT  USART3_IRQHandler         [WEAK]  
161.                 EXPORT  EXTI15_10_IRQHandler      [WEAK]  
162.                 EXPORT  RTCAlarm_IRQHandler       [WEAK]  
163.                 EXPORT  USBWakeUp_IRQHandler      [WEAK]  
164. WWDG_IRQHandler  
165. PVD_IRQHandler  
166. TAMPER_IRQHandler  
167. RTC_IRQHandler  
168. FLASH_IRQHandler  
169. RCC_IRQHandler  
170. EXTI0_IRQHandler  
171. EXTI1_IRQHandler  
172. EXTI2_IRQHandler  
173. EXTI3_IRQHandler  
174. EXTI4_IRQHandler  
175. DMAChannel1_IRQHandler  
176. DMAChannel2_IRQHandler  
177. DMAChannel3_IRQHandler  
178. DMAChannel4_IRQHandler  
179. DMAChannel5_IRQHandler  
180. DMAChannel6_IRQHandler  
181. DMAChannel7_IRQHandler  
182. ADC_IRQHandler  
183. USB_HP_CAN_TX_IRQHandler  
184. USB_LP_CAN_RX0_IRQHandler  
185. CAN_RX1_IRQHandler  
186. CAN_SCE_IRQHandler  
187. EXTI9_5_IRQHandler  
188. TIM1_BRK_IRQHandler  
189. TIM1_UP_IRQHandler  
190. TIM1_TRG_COM_IRQHandler  
191. TIM1_CC_IRQHandler  
192. TIM2_IRQHandler  
193. TIM3_IRQHandler  
194. TIM4_IRQHandler  
195. I2C1_EV_IRQHandler  
196. I2C1_ER_IRQHandler  
197. I2C2_EV_IRQHandler  
198. I2C2_ER_IRQHandler  
199. SPI1_IRQHandler  
200. SPI2_IRQHandler  
201. USART1_IRQHandler  
202. USART2_IRQHandler  
203. USART3_IRQHandler  
204. EXTI15_10_IRQHandler  
205. RTCAlarm_IRQHandler  
206. USBWakeUp_IRQHandler  
207.    
208.                 ALIGN  
209. ; User Initial Stack & Heap  
210.                 IF      :DEF:__MICROLIB  
211.                   
212.                 EXPORT  __initial_sp  
213.                 EXPORT  __heap_base  
214.                 EXPORT  __heap_limit  
215.                 ELSE  
216. ;                IMPORT  __use_two_region_memory  
217.                 EXPORT  __user_initial_stackheap  
218. __user_initial_stackheap  
219.                 LDR     R1, =(Stack_Mem + Stack_Size)  
220.                 LDR     R2, = (Heap_Mem +  Heap_Size)  
221.                 LDR     R3, = Stack_Mem  
222.                 BX      LR  
223.                 ALIGN  
224.                 ENDIF  
225.                 END  

     一些旁枝末节和本文的主题无关，我们先不要去理会，只需要知道这个启动代码是设置向量表，然后跳转到__main函数。跳转具体到代码段部分如下：

copy

Reset_Handler   PROC  
1.                 ENDP  

 

     当大家看到__main函数时，估计应该有不少人认为这个是main函数的别名或是编译之后的名字，否则在启动代码中再也无法找到和main相关的字眼了。可事实是，__main和main是完全两个不同的函数！如果这还不足以让你诧异，那么再告诉你另一个事实：你无法找到__main代码，因为这个是编译器自动创建的！

 

     如果你对此还半信半疑，可以查看MDK的文档，会发现有这么一句说明：It is automatically created by the linker when it sees a deFinition of main()。简单点来说，当编译器发现定义了main函数，那么就会自动创建__main。

 

     __main函数的出身我们基本搞清楚了，那么现在的问题是，它和main又有什么关系呢？其实__main主要做这么两件事：初始化C/C++所需的资源，调用main函数。初始化先暂时不说，但“调用main函数”这个功能能够让我们解决为什么之前的启动代码调用的是__main，最后却能转到main函数的疑惑。

 

     初始化C/C++所需的资源，如果脱离了具体情况，实在很难解释清楚，还是先看看编译出来的汇编代码片段：
 

 

     凡是以__rt开头的，都是用来初始化C/C++运行库的；而以__scatterload开头，则是根据离散文件的定义，将代码中的变量映射到相应的内存位置。而回答本文开头的问题，关键就在于__scatterload_copy函数！

 

     我们在STM32F10x平台举个简单的例子，首先要明白一点是，该平台的的flash地址以0x08000000为起始，主要是存储代码；而SRAM是以0x20000000为起始，也就是内存。然后C/C++有这么一行代码：

[cpp]  copy