runtime是什么

嵌入式ARM 2021-03-13 00:00



什么是runtime



在windows上安装或执行程序,都有机会遇到词汇——runtime。
  • CRT(C runtime library)

  • Microsoft Access 2016 Runtime

  • microsoft visual c++ runtime library

  • C Runtime

  • Visual C++ 2008 Runtime

  • .NET Common Language Runtime


runtime究竟是什么,首先runtime在英文里是合成单词,无论是英文还是中文都容易在文字层面被误解,中文直译“运行时”,中文的断句容易引起歧义,究竟是“运行、时”还是“运行时”傻傻分不清。

为了准确描述runtime的实际意思,我认为runtime换成execution environment理解起来更容易:即位应用程序的执行准备运行环境。

运行时库是在编译时使用的特殊库,用于在计算机程序的执行中实现内置于编程语言中的功能,包括:输入、输出、内存管理。


crt0



比如C语言需要的最小runtime叫做crt0(C runtime)。“crt”代表 “c runtime”,“0”代表“最基本、最开始”。
crt0应该包含如下7个步骤。
  • 异常向量配置

  • _start函数和stack初始化

  • cache 初始化

  • 清除BSS

  • 构造函数和析构函数处理

  • C初始化功能

  • 调用main入口

这个crt0的结构看起来是不是很熟悉?没错,在u-boot源码启动代码看到类似结构。

           
.text .globl _start _start: # _start is the entry point known to the linker xor %ebp, %ebp # effectively RBP := 0, mark the end of stack frames mov (%rsp), %edi # get argc from the stack (implicitly zero-extended to 64-bit) lea 8(%rsp), %rsi # take the address of argv from the stack lea 16(%rsp,%rdi,8), %rdx # take the address of envp from the stack xor %eax, %eax # per ABI and compatibility with icc call main # %edi, %rsi, %rdx are the three args (of which first two are C standard) to main
mov %eax, %edi # transfer the return of main to the first argument of _exit xor %eax, %eax # per ABI and compatibility with icc     call _exit        # terminate the program

crt0.S编译生成crt0.o,今后gcc编译的所有应用程序前都加上这段内容,既然有crt0,那么再发挥想象力,是不是还会有crt1什么的呢,全盘搜索看到若干crt前缀的*.o文件,这些crt*.o文件合并起来被称做  "runtime library"



运行时库和标准库区别



运行时库(runtime library)与标准库(standard library)不是一个东西。


标准库和运行库之间有一个非常重要的区别。尽管标准库定义了程序员可以使用的功能,但不是编程语言的规范的一部分,至少在C语言中不是,运行时库却时程序运行所必需的部分。


举个例子,printf()是C标准库的一部分,程序的启动是在运行时库实现的,启动过程对程序员不可见,因此,你编写的程序可以不使用标准库,但始终需要运行时库,否则无法运行。老实说,在操作系统上编写不使用标准库的应用程序几乎无实际意义,那样的程序没有访问外设的方法、屏幕上不会输出令人印象深刻的结果。在裸机上情况就不一样了,访问外设不需要系统调用,没有系统的权限隔离,外设的寄存器也有读写权限。


简单编写一个只有main
          

           
int main(int argc, char **argv) { return 0; }
          

编译后看看符号表:
  • gcc a.c

  • readelf -s a.out

很多不知那来的函数符号都来源与crt*.o,如register_tm_clones源于crtbegin.o;__data_start、__libc_start_main源于crt1.o

           
31: 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS crtstuff.c 32: 0 FUNC LOCAL DEFAULT 13 deregister_tm_clones 33: 0 FUNC LOCAL DEFAULT 13 register_tm_clones 34: 0 FUNC LOCAL DEFAULT 13 __do_global_dtors_aux 35: 1 OBJECT LOCAL DEFAULT 24 completed.7325 36: 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 19 __do_global_dtors_aux_fin 37: 0 FUNC LOCAL DEFAULT 13 frame_dummy 38: 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 18 __frame_dummy_init_array_ 39: 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS a.c 40: 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS crtstuff.c 41: 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 17 __FRAME_END__ 42: 0 FILE LOCAL DEFAULT ABS 43: 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 18 __init_array_end 44: 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 20 _DYNAMIC 45: 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 18 __init_array_start 46: 0 NOTYPE LOCAL DEFAULT 16 __GNU_EH_FRAME_HDR 47: 0 OBJECT LOCAL DEFAULT 22 _GLOBAL_OFFSET_TABLE_ 48: 0 FUNC LOCAL DEFAULT 10 _init 49: 1 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 __libc_csu_fini 50: 0 NOTYPE WEAK DEFAULT UND _ITM_deregisterTMCloneTab 51: 0 NOTYPE WEAK DEFAULT 23 data_start 52: 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 23 _edata 53: 0 FUNC GLOBAL HIDDEN 14 _fini 54: 0 FUNC GLOBAL DEFAULT UND __libc_start_main@@GLIBC_ 55: 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 23 __data_start 56: 0 NOTYPE WEAK DEFAULT UND __gmon_start__ 57: 0 OBJECT GLOBAL HIDDEN 23 __dso_handle 58: 4 OBJECT GLOBAL DEFAULT 15 _IO_stdin_used 59: 93 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 __libc_csu_init 60: 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 24 _end 61: 43 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 _start 62: 0 NOTYPE GLOBAL DEFAULT 24 __bss_start 63: 18 FUNC GLOBAL DEFAULT 13 main 64: 0 OBJECT GLOBAL HIDDEN 23 __TMC_END__ 65: 0 NOTYPE WEAK DEFAULT UND _ITM_registerTMCloneTable 66:  0 FUNC    WEAK   DEFAULT  UND __cxa_finalize@@GLIBC_2.2

END

来源:写个解,作者:吴梦龙

版权归原作者所有,如有侵权,请联系删除。

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