当你运行一个程序时会发生什么？

Question

我想在这里收集在Windows，Linux和OSX上运行可执行文件时会发生什么情况。特别是，我想正确理解操作的顺序：我的猜测是可执行文件格式（PE，ELF或Mach-O）由内核加载（但我忽略了可执行文件的各个部分（可执行文件和Linkable Format）和它们的含义），然后你有动态链接器来解析引用，然后运行__init部分可执行文件，然后执行main，然后执行__fini，然后程序完成，但是我确定它是非常粗糙，可能是错误的。

编辑：现在的问题是CW。我正在填补Linux。如果有人想为Win和OSX做同样的事情，那就太好了。

Answer 1

那么，根据您的确切定义，您必须考虑用于.Net和Java等语言的JIT编译器。当你运行一个.Net“exe”，这在技术上不是“可执行的”时，JIT编译器就介入并编译它。

Answer 2

只要图像加载到内存中，魔术就会接管。

Answer 3

这当然是在一个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所说，寄存器被设置在CPU内部并发生奇迹！

更新：是的，我今天无法正确使用！

Answer 4

好的，回答我自己的问题。这将逐步完成，并且只针对Linux（也许Mach-O）。随意添加更多的东西给你的个人答案，让他们得到upvoted（你可以得到徽章，因为它现在是CW）。

我会中途开始，并根据我的发现建立休息。本文档是使用x86_64，gcc（GCC）4.1.2编写的。

打开文件，初始化

在本节中，我们描述的程序被调用时会发生什么，从内核来看，直到程序已准备好执行。

1. ELF打开。
2. 内核查找.text部分并将其加载到内存中。将其标记为只读
3. 内核加载.data节
4. 内核加载.bss节，并将所有内容初始化为零。
5. 内核将控制权移交给动态链接程序（其名称位于ELF文件的.interp节中）。动态链接器解析所有共享库调用。
6. 控制转移到应用程序

程序的执行

功能_start被调用，作为ELF头指定它作为入口点传递以下信息，它

1. 广告可执行

2. _start在glibc的__libc_start_main（通过PLT）调用实际主功能

3. 所述的argc地址
4. 所述的argv地址的礼服
5. 的_init例程的地址
6. 的_fini例程
7. 一个函数指针为atexit对（）注册的地址
8. 可用的最高堆栈地址

_init被称为

1. 调用call_gmon_start来初始化gmon分析。与执行没有关系。
2. 电话frame_dummy，它包装__register_frame_info（eh_frame部分地址，BSS部分地址）（FIXME：这是什么功能做初始化一个BSS部分显然全局变量）
3. 电话__do_global_ctors_aux，其作用是调用所有全局.ctors部分中列出的构造函数。

主要被称为

主要目的

_fini被调用，它在原来的呼叫__do_global_dtors_aux作为.dtors部分指定运行所有的析构函数。

该程序退出。

Answer 5

在Windows上，首先将映像加载到内存中。内核分析它将要求的哪些库（读取“DLL”）并加载它们。

然后编辑程序映像以插入它所需的每个库函数的内存地址。这些地址已经在.EXE二进制文件中有一个空格，但它们只填充了零。

然后每个DLL的DllMain（）过程从最需要的DLL到最后一个被逐个执行，如下面的依赖顺序。

所有库加载完毕并准备好后，最后会启动图像，现在发生的任何事情都取决于所用的语言，使用的编译器和程序例程本身。