C程序执行后立即退出，但它有一个while（1）循环

Question

我正在尝试将 c 中的扫雷程序安装在 3KB 限制下，以便它可以放入 qr 代码中，并且它工作正常，直到我添加选项 -nostdlib 并编译它，程序立即退出，尽管 main 中有一个 while(1) 循环，但无法退出。

我在链接器中添加的库是kernel32、gcc 和msvcrt（如果您想重新生成它）。虽然它在技术上确实返回了 0x0，这意味着它是“成功的”，但显然不是；否则它不会那样做。我的代码可以在这里看到：

#include <windows.h>

#define WIDTH 100
#define HEIGHT 100
#define BOMBS 801

int xorshf96(int x, int y, int z)
{
   unsigned long t;
   x ^= x << 16;
   x ^= x >> 5;
   x ^= x << 1;

   t = x;
   x = y;
   y = z;
   z = t ^ x ^ y;

  return z;
}


void ExpandGrid(int fullGrid[WIDTH][HEIGHT], int knownGrid[WIDTH][HEIGHT], int blankPos[2])
{
    int neighbors[8][2] = {{0,1}, {1,0}, {1,1},
                          {0,-1},        {-1,0},
                          {-1,-1},{-1,1},{1,-1}};
    int curTile[2];

    knownGrid[blankPos[0]][blankPos[1]] = 1;
    if(fullGrid[blankPos[0]][blankPos[1]] != 0) return;

    for(int blck = 0; blck < 8; ++blck)
    {
        curTile[0] = abs(blankPos[0]+neighbors[blck][0]);
        curTile[1] = abs(blankPos[1]+neighbors[blck][1]);
        if(curTile[0] > WIDTH-1 || curTile[1] > HEIGHT-1) continue;

        if(fullGrid[curTile[0]][curTile[1]] == 0 && knownGrid[curTile[0]][curTile[1]] == 0)
        {
            knownGrid[curTile[0]][curTile[1]] = 1;
            ExpandGrid(fullGrid, knownGrid, curTile);
        }
        else if(fullGrid[curTile[0]][curTile[1]] > 0) knownGrid[curTile[0]][curTile[1]] = 1;
    }
}


int main(void)
{
    COORD characterBufferSize = { WIDTH, HEIGHT };
    COORD characterPosition = { 0, 0 };
    SMALL_RECT consoleWriteArea = { 0, 0, WIDTH - 1, HEIGHT - 1 };
    CHAR_INFO consoleBuffer[WIDTH][HEIGHT];

    HANDLE wHnd = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
    HANDLE rHnd = GetStdHandle(STD_INPUT_HANDLE);

    int num1, num2, num3 = 0;
    SYSTEMTIME systime;

    DWORD numEventsRead = 0;
    DWORD numEvents = 0;
    INPUT_RECORD *eventBuffer;
    int wait = 0;

    SetConsoleTitle("Minesweeper!");

    int startGrid[WIDTH][HEIGHT] = { 0 };
    int knownGrid[WIDTH][HEIGHT] = { 0 };
    int arrowPos[2] = {0, 0};
    int bomb[2] = {0, 0};

    for (int i = 0; i < BOMBS; i++)
    {
        while (startGrid[bomb[0]][bomb[1]] < -1 || bomb[0] <= 0 || bomb[1] <= 0 || bomb[0] >= WIDTH-1 || bomb[1] >= HEIGHT-1)
        {
            GetLocalTime(&systime);
            num1, num2, num3 = (int) systime.wMilliseconds;

            bomb[1] = (xorshf96(num3, num2, num1) % (HEIGHT-1)) + 1;

            GetSystemTime(&systime);
            num1, num2, num3 = (int) systime.wMilliseconds;

            bomb[0] = (xorshf96(num1, num2, num3) % (WIDTH-1)) + 1;
        }

        startGrid[bomb[0]][bomb[1]] = -9;

        startGrid[bomb[0] + 1][bomb[1] + 1]++;
        startGrid[bomb[0] + 1][bomb[1]]++;
        startGrid[bomb[0]][bomb[1] + 1]++;
        startGrid[bomb[0] - 1][bomb[1] + 1]++;
        startGrid[bomb[0]][bomb[1] - 1]++;
        startGrid[bomb[0] + 1][bomb[1] - 1]++;
        startGrid[bomb[0] - 1][bomb[1] - 1]++;
        startGrid[bomb[0] - 1][bomb[1]]++;
    }

    while(1)
    {
        if (arrowPos[0] > WIDTH-1) arrowPos[0] = WIDTH-1;
        if (arrowPos[0] < 0) arrowPos[0] = 0;
        if (arrowPos[1] > HEIGHT-1) arrowPos[1] = HEIGHT-1;
        if (arrowPos[1] < 0) arrowPos[1] = 0;

        for (int x = 0; x < WIDTH; ++x)
        {
            for (int y = 0; y < HEIGHT; ++y)
            {

                if (knownGrid[x][y] == 1)
                {
                    if (startGrid[x][y] > 0)
                    {
                        consoleBuffer[x][y].Char.AsciiChar = '0' + startGrid[x][y];
                        consoleBuffer[x][y].Attributes = FOREGROUND_GREEN | FOREGROUND_INTENSITY;
                    }
                    else
                    {
                        consoleBuffer[x][y].Char.AsciiChar = 'o';
                        consoleBuffer[x][y].Attributes = (startGrid[x][y] < 0 ? FOREGROUND_RED : FOREGROUND_BLUE) | FOREGROUND_INTENSITY;
                    }
                }
                else
                {
                    consoleBuffer[x][y].Char.AsciiChar = 00;
                    consoleBuffer[x][y].Attributes = FOREGROUND_BLUE | FOREGROUND_INTENSITY;
                }

                if(arrowPos[0] == x && arrowPos[1] == y)
                {
                    consoleBuffer[x][y].Attributes = BACKGROUND_RED | BACKGROUND_BLUE | BACKGROUND_GREEN;
                }
            }
        }

        WriteConsoleOutputA(wHnd, *consoleBuffer, characterBufferSize, characterPosition, &consoleWriteArea);

        numEvents = 0;
        numEventsRead = 0;
        GetNumberOfConsoleInputEvents(rHnd, &numEvents);

        if (numEvents)
        {
            eventBuffer = malloc(sizeof(INPUT_RECORD) * numEvents);
            ReadConsoleInput(rHnd, eventBuffer, numEvents, &numEventsRead);
        }

        if(numEventsRead && wait <= 0)
        {
            wait = 50;
            switch (eventBuffer[0].Event.KeyEvent.wVirtualKeyCode)
            {
                case VK_UP:
                    arrowPos[0]--;
                    break;
                case VK_DOWN:
                    arrowPos[0]++;
                    break;
                case VK_LEFT:
                    arrowPos[1]--;
                    break;
                case VK_RIGHT:
                    arrowPos[1]++;
                    break;
                case VK_RETURN:
                    ExpandGrid(startGrid, knownGrid, arrowPos);
                    break;
            }
        }

        wait--;
    }

}

Answer 1

使用-nostdlib 有两个效果：

• 它阻止标准库的东西被自动链接；和
• 它停止链接 C 运行时启动代码 crt0。

最后一个很重要，在调用main() 之前通常会发生很多事情，如果您不链接crt0，那么真正的 入口点_start（ not main) 不存在。

所以解决方案是提供您自己的_start，但没有真正的 C 程序所需的所有杂乱的 C 环境设置。这就像提供mystart.S 一样简单，如下所示：

.globl _start
_start:
    call main           # call main without any setup.
    movl %eax, %ebx     # copy return value to pass back.
    movl $1, %eax       # function code for exit.
    int $0x80           # invoke function.

将它与一个非常基本的C程序结合起来，如下所示：

int main(void) {
    return 42;
}

然后你可以编译和测试它，按照以下脚本：

pax> gcc -nostdlib -o nolibc nolibc.c mystart.S
pax> ./nolibc ; echo $?
42

---

这回答了您的具体问题，“为什么它不运行？”。然而，我仍然得到了一个相当大的可执行文件大小，即使 从其他地方收集了一些额外的优化：

gcc -nostdlib -Os -ffunction-sections -fdata-sections -Wl,--gc-sections -o nolibc nolibc.c mystart.S
strip -s -R .comment -R .gnu.version --strip-unneeded nolibc

因此，除此之外，您可能还需要修改链接器脚本，让它只加载您的可执行文件运行所绝对必要的内容。

我不会在这里讨论，因为这是一个相当大的主题，与您的具体问题无关。我建议（当然在搜索之后）问一个关于如何做到这一点的不同问题。

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请记住，int $80 是 Linux 的想法，来自记忆。如果你想为 Windows 做类似的事情，你应该检查crt0 代码在那个平台上是如何工作的。它很可能使用ExitProcess()，所以你需要类似的东西（未经测试，所以你需要自己调试）：

.globl _start
.extern ExitProcess
_start:
    call main           # call main without any setup.
    push %eax           # push main return code for delivery to OS.
                        # win64 equiv is, I think: mov %eax, %ecx
    call ExitProcess    # And off we go.

然后确定如何与 Windows dll/lib 文件链接。