C语言不支持重载，多种main()如何实现的呢？
前几天群里 问了个问题，如下图：
大家都知道，我是做上层应用的，对底层不是很了解，更别说那帮人在讨论内核的时候，根本插不上话。更多的时候，还是默默记笔记，紧跟大佬们的步伐。
于是，为了调研这个问题，也查了相关资料。今天借助本文，来分析下C语言中main()的实现，顺便解答下群里的这个问题。
定义
作为C/C++开发人员，都知道main()函数是一个可执行程序的入口函数，大都会像如下这样写:
int main() {}
int main(int argc, char *argv[]) {}但是，作为一个开发老油条，也仅仅知道是这样做的，当看到二哥提出这个问题的时候，第一反应是重载，但是大家都知道C语言是不支持重载的，那么有没有可能使用的是默认参数呢？如下这种：
int main(int argc = 1, char **argv = NULL)
好了，为了验证我的疑问，咱们着手开始进行分析。
ps:在cppreference上对于main()的声明有第三个参数即char *envp[],该参数是环境变量相关，因为我们使用更多的是不涉及此参数的方式，所以该参数不在本文的讨论范围内。
断点调试
为了能够更清晰的理解main()函数的执行过程，写了一个简单的代码，通过gdb查看堆栈信息，代码如下：
int main() {
return 0;
}编译之后，我们通过gdb进行调试，在main()函数处设置断点，然后看堆栈信息，如下：
(gdb) bt
#0 main () at main.c:2
(gdb)从上述gdb信息，我们看出main()位于栈顶，显然，我们的目的是分析main()的调用堆栈信息，而这种main()在栈顶的方式显然不足以解答我的疑问。
于是，查阅了相关资料后，发现可以通过其它方式打印出更详细的堆栈信息。
编译命令如下：
gcc -gdwarf-5 main.c -o main
然后gdb的相关命令(具体的命令可以网上查阅，此处不做过多分析):
gdb ./main -q
Reading symbols from /mtad/main...done.
(gdb) set backtrace past-entry
(gdb) set backtrace past-main
(gdb) show backtrace past-entry
Whether backtraces should continue past the entry point of a program is on.
(gdb) show backtrace past-main
Whether backtraces should continue past "main" is on.然后在main()处设置断点，运行，查看堆栈信息，如下：
(gdb) bt
#0 main () at main.c:2
#1 0x00007ffff7a2f555 in __libc_start_main () from /lib64/libc.so.6
#2 0x0000000000400429 in _start ()
(gdb)通过如上堆栈信息，我们看到_start()-->__libc_start_main()-->main()，看来应该在这俩函数中，开始分析~~
_start()
为了查看_start()的详细信息，继续在_start()函数处打上断点，然后分析查看：
(gdb) r
Starting program: xxx
Missing separate debuginfos, use: debuginfo-install glibc-2.17-317.el7.x86_64
Breakpoint 1, 0x0000000000400400 in _start ()
(gdb) s
Single stepping until exit from function _start,
which has no line number information.
0x00007ffff7a2f460 in __libc_start_main () from /lib64/libc.so.6通过如上分析，没有看到_start()函数的可执行代码，于是通过网上搜索，发现_start()是用汇编编写，于是下载了glibc2.5源码，在路径处sysdeps/i386/elf/start.S
#include "bp-sym.h"
.text
.globl _start
.type _start,@function
_start:
/* Clear the frame pointer. The ABI suggests this be done, to mark
the outermost frame obviously. */
xorl %ebp, %ebp
/* Extract the arguments as encoded on the stack and set up
the arguments for `main': argc, argv. envp will be determined
later in __libc_start_main. */
popl %esi /* Pop the argument count. */
movl %esp, %ecx /* argv starts just at the current stack top.*/
/* Before pushing the arguments align the stack to a 16-byte
(SSE needs 16-byte alignment) boundary to avoid penalties from
misaligned accesses. Thanks to Edward Seidl <seidl@janed.com>
for pointing this out. */
andl $0xfffffff0, %esp
pushl %eax /* Push garbage because we allocate
28 more bytes. */
/* Provide the highest stack address to the user code (for stacks
which grow downwards). */
pushl %esp
pushl %edx /* Push address of the shared library
termination function. */
#ifdef SHARED
/* Load PIC register. */
call 1f
addl $_GLOBAL_OFFSET_TABLE_, %ebx
/* Push address of our own entry points to .fini and .init. */
leal __libc_csu_fini@GOTOFF(%ebx), %eax
pushl %eax
leal __libc_csu_init@GOTOFF(%ebx), %eax
pushl %eax
pushl %ecx /* Push second argument: argv. */
pushl %esi /* Push first argument: argc. */
pushl BP_SYM (main)@GOT(%ebx)
/* Call the user's main function, and exit with its value.
But let the libc call main. */
call BP_SYM (__libc_start_main)@PLT
#else
/* Push address of our own entry points to .fini and .init. */
pushl $__libc_csu_fini
pushl $__libc_csu_init
pushl %ecx /* Push second argument: argv. */
pushl %esi /* Push first argument: argc. */
pushl $BP_SYM (main)
/* Call the user's main function, and exit with its value.
But let the libc call main. */
call BP_SYM (__libc_start_main)
#endif
hlt /* Crash if somehow `exit' does return. */
#ifdef SHARED
1: movl (%esp), %ebx
ret
#endif
/* To fulfill the System V/i386 ABI we need this symbol. Yuck, it's so
meaningless since we don't support machines < 80386. */
.section .rodata
.globl _fp_hw
_fp_hw: .long 3
.size _fp_hw, 4
.type _fp_hw,@object
/* Define a symbol for the first piece of initialized data. */
.data
.globl __data_start
__data_start:
.long 0
.weak data_start
data_start = __data_start上述实现也是比较简单的：
xorl %ebp, %ebp：将ebp寄存器清零。
popl %esi、movl %esp, %ecx：装载器把用户的参数和环境变量压栈，实际上按照压栈的方法，栈顶的元素就是argc，接着其下就是argv和环境变量的数组。这两句相当于int argc = pop from stack; char **argv = top of stack。
call BP_SYM (__libc_start_main)：相当于调用__libc_start_main，调用的时候传入参数，包括argc、argv。
上述逻辑功能，伪代码实现如下：
void _start() {
%ebp = 0;
int argc = pop from stack
char ** argv = top of stack;
__libc_start_main(main, argc, argv, __libc_csu_init, __linc_csu_fini,
edx, top of stack);
}__libc_start_main
在上一节中，我们了解到，_start()才是整个可执行程序的入口函数，在_start()函数中调用__libc_start_main()函数，该函数声明如下：
STATIC int
LIBC_START_MAIN (int (*main) (int, char **, char ** MAIN_AUXVEC_DECL),
int argc, char *__unbounded *__unbounded ubp_av,
#ifdef LIBC_START_MAIN_AUXVEC_ARG
ElfW(auxv_t) *__unbounded auxvec,
#endif
__typeof (main) init,
void (*fini) (void),
void (*rtld_fini) (void), void *__unbounded stack_end)
{
#if __BOUNDED_POINTERS__
char **argv;
#else
# define argv ubp_av
#endif
/* Result of the 'main' function. */
int result;
__libc_multiple_libcs = &_dl_starting_up && !_dl_starting_up;
...
...
if (init)
(*init) (argc, argv, __environ MAIN_AUXVEC_PARAM);
...
result = main (argc, argv, __environ MAIN_AUXVEC_PARAM);
exit (result);
}可以看出，在该函数中，最终调用了main()函数，并传入了相关命令行。（result = main (argc, argv, __environ MAIN_AUXVEC_PARAM);）
截止到此，我们了解了整个main()函数的调用过程，但是，仍然没有回答 问题，main()是如何实现有参和无参两种方式的，其实说白了，在标准中，main()只有一种声明方式，即有参方式。无论是否有命令行参数，都调用该函数。如果有参数，则通过压栈出栈(对于x86 32位)或者寄存器(x86 64位)的方式获取参数，然后传入main()，如果命令行为空，则对应的字段为空（即没有从栈上取得对应的数据）。
结语
一句简简单单的问题，断断续续研究了将近一个月。可能此问题对于从事嵌入式或者内核研究的同学来说非常简单。我是偏向于上层，所以这种问题研究起来非常痛苦，毕竟隔行如隔山。在期间也请教了二哥，但是难免还是有理解偏差或者错误之处，也有很多内容因为不了解，所以没有细究，担心搞不定。
好了，今天的文章就到这，我们下期见！