當你運行一個程序時會發生什麼？

Question

我想在這裏收集在Windows，Linux和OSX上運行可執行文件時會發生什麼情況。特別是，我想正確理解操作的順序：我的猜測是可執行文件格式（PE，ELF或Mach-O）由內核加載（但我忽略了可執行文件的各個部分（可執行文件和Linkable Format）和它們的含義），然後你有動態鏈接器來解析引用，然後運行__init部分可執行文件，然後執行main，然後執行__fini，然後程序完成，但是我確定它是非常粗糙，可能是錯誤的。

編輯：現在的問題是CW。我正在填補Linux。如果有人想爲Win和OSX做同樣的事情，那就太好了。

Answer 1

那麼，根據您的確切定義，您必須考慮用於.Net和Java等語言的JIT編譯器。當你運行一個.Net「exe」，這在技術上不是「可執行的」時，JIT編譯器就介入並編譯它。

Answer 2

只要圖像加載到內存中，魔術就會接管。

Answer 3

這當然是在一個非常高的和抽象的水平！

Executable - No Shared Libary: 

Client request to run application 
    ->Shell informs kernel to run binary 
    ->Kernel allocates memory from the pool to fit the binary image into 
    ->Kernel loads binary into memory 
    ->Kernel jumps to specific memory address 
    ->Kernel starts processing the machine code located at this location 
    ->If machine code has stop 
    ->Kernel releases memory back to pool 

Executable - Shared Library 

Client request to run application 
    ->Shell informs kernel to run binary 
    ->Kernel allocates memory from the pool to fit the binary image into 
    ->Kernel loads binary into memory 
    ->Kernel jumps to specific memory address 
    ->Kernel starts processing the machine code located at this location 
    ->Kernel pushes current location into an execution stack 
    ->Kernel jumps out of current memory to a shared memory location 
    ->Kernel executes code from this shared memory location 
    ->Kernel pops back the last memory location and jumps to that address 
    ->If machine code has stop 
    ->Kernel releases memory back to pool 

JavaScript/.NET/Perl/Python/PHP/Ruby (Interpretted Languages) 

Client request to run application 
    ->Shell informs kernel to run binary 
    ->Kernel has a hook that recognises binary images needs a JIT 
    ->Kernel calls JIT 
    ->JIT loads the code and jumps to a specific address 
    ->JIT reads the code and compiles the instruction into the 
    machine code that the interpretter is running on 
    ->Interpretture passes machine code to the kernel 
    ->kernel executes the required instruction 
    ->JIT then increments the program counter 
    ->If code has a stop 
    ->Jit releases application from its memory pool 

正如routeNpingme所說，寄存器被設置在CPU內部併發生奇蹟！

更新：是的，我今天無法正確使用！

Answer 4

好的，回答我自己的問題。這將逐步完成，並且只針對Linux（也許Mach-O）。隨意添加更多的東西給你的個人答案，讓他們得到upvoted（你可以得到徽章，因爲它現在是CW）。

我會中途開始，並根據我的發現建立休息。本文檔是使用x86_64，gcc（GCC）4.1.2編寫的。

打開文件，初始化

在本節中，我們描述的程序被調用時會發生什麼，從內核來看，直到程序已準備好執行。

1. ELF打開。
2. 內核查找.text部分並將其加載到內存中。將其標記爲只讀
3. 內核加載.data節
4. 內核加載.bss節，並將所有內容初始化爲零。
5. 內核將控制權移交給動態鏈接程序（其名稱位於ELF文件的.interp節中）。動態鏈接器解析所有共享庫調用。
6. 控制轉移到應用程序

程序的執行

功能_start被調用，作爲ELF頭指定它作爲入口點傳遞以下信息，它

1. 廣告可執行

2. _start在glibc的__libc_start_main（通過PLT）調用實際主功能

3. 所述的argc地址
4. 所述的argv地址的禮服
5. 的_init例程的地址
6. 的_fini例程
7. 一個函數指針爲atexit對（）註冊的地址
8. 可用的最高堆棧地址

_init被稱爲

1. 調用call_gmon_start來初始化gmon分析。與執行沒有關係。
2. 電話frame_dummy，它包裝__register_frame_info（eh_frame部分地址，BSS部分地址）（FIXME：這是什麼功能做初始化一個BSS部分顯然全局變量）
3. 電話__do_global_ctors_aux，其作用是調用所有全局.ctors部分中列出的構造函數。

主要被稱爲

主要目的

_fini被調用，它在原來的呼叫__do_global_dtors_aux作爲.dtors部分指定運行所有的析構函數。

該程序退出。

Answer 5

在Windows上，首先將映像加載到內存中。內核分析它將要求的哪些庫（讀取「DLL」）並加載它們。

然後編輯程序映像以插入它所需的每個庫函數的內存地址。這些地址已經在.EXE二進制文件中有一個空格，但它們只填充了零。

然後每個DLL的DllMain（）過程從最需要的DLL到最後一個被逐個執行，如下面的依賴順序。

所有庫加載完畢並準備好後，最後會啓動圖像，現在發生的任何事情都取決於所用的語言，使用的編譯器和程序例程本身。