- [1. 问题](#1. 问题)
- [2. 考察的要点](#2. 考察的要点)
- [3. 解决策略](#3. 解决策略)
- [3.1. 方案一:使用GCC的拓展功能](#3.1. 方案一:使用GCC的拓展功能)
- [3.2. 方案二:使用全局变量](#3.2. 方案二:使用全局变量)
- [3.3. 方案三:atexit](#3.3. 方案三:atexit)
- [4. Demo测试](#4. Demo测试)
- [4.1. 测试代码](#4.1. 测试代码)
- [4.2. 执行结果](#4.2. 执行结果)
- [5. 程序异常退出场景](#5. 程序异常退出场景)
- [5.1. 存在的问题](#5.1. 存在的问题)
- [5.2. 解决方案](#5.2. 解决方案)
- [5.2.1. 原理](#5.2.1. 原理)
- [5.2.2. 示例代码](#5.2.2. 示例代码)
- [5.2.3. 执行结果](#5.2.3. 执行结果)
- [5.2.4. 特殊说明](#5.2.4. 特殊说明)
- [6. 参考文档](#6. 参考文档)
1. 问题
我们知道C/C++程序的执行逻辑是从main函数开始,到main函数结束。但是,有时我们需要在main函数开始之前或结束之后执行一段逻辑,比如:
- 如何在main函数开始之前执行一段逻辑?
- 如何在main函数结束之后执行一段逻辑?
有办法实现吗?在往下阅读之前,请先思考一下。
2. 考察的要点
C++程序的代码执行逻辑。
全局变量|静态变量的理解。
3. 解决策略
3.1. 方案一:使用GCC的拓展功能
GCC编译器的拓展功能,通过 __attribute__
关键字注册"在main函数开始之前或结束之后"执行的回调函数。
c++
__attribute((constructor)) void before_main() {
std::cout << "before main" << std::endl;
}
__attribute((destructor)) void after_main() {
std::cout << "after main" << std::endl;
}
3.2. 方案二:使用全局变量
全局变量会在进程刚启动的时候就初始化,在进程结束的时候被销毁。所以:全局对象的初始化会在main函数执行之前被执行;全局对象的销毁会在main函数执行之后被执行。
结合C++类的构造函数和虚构函数的特点,可以专门定义一个类来处理main函数开始之前和结束之后的逻辑(为了保证这个类只有一个全局对象,建议将这个类设计成单例模式),然后在main之前声明这个类的一个全局变量。
c++
class BeforeAndAfterMain
{
public:
static BeforeAndAfterMain& GetInstance()
{
static BeforeAndAfterMain instance;
return instance;
}
~BeforeAndAfterMain()
{
std::cout << "Global object destory after main" << std::endl;
}
private:
BeforeAndAfterMain()
{
std::cout << "Global object construct before main" << std::endl;
}
BeforeAndAfterMain(const BeforeAndAfterMain&) = delete;
BeforeAndAfterMain& operator=(const BeforeAndAfterMain&) = delete;
};
auto& g_before_and_after_main = BeforeAndAfterMain::GetInstance();
3.3. 方案三:atexit
针对main函数结束之后的逻辑,可以使用atexit函数注册一个回调函数,在main函数执行之后被执行。
c++
#include <cstdlib>
void at_main_exit(){
std::cout << "at_main_exit" << std::endl;
}
4. Demo测试
4.1. 测试代码
完整测试代码如下:
c++
#include <iostream>
#include <cstdlib>
__attribute((constructor)) void before_main() {
std::cout << "before main" << std::endl;
}
__attribute((destructor)) void after_main() {
std::cout << "after main" << std::endl;
}
class BeforeAndAfterMain
{
public:
static BeforeAndAfterMain& GetInstance()
{
static BeforeAndAfterMain instance;
return instance;
}
~BeforeAndAfterMain()
{
std::cout << "Global object destory after main" << std::endl;
}
private:
BeforeAndAfterMain()
{
std::cout << "Global object construct before main" << std::endl;
}
BeforeAndAfterMain(const BeforeAndAfterMain&) = delete;
BeforeAndAfterMain& operator=(const BeforeAndAfterMain&) = delete;
};
auto& g_before_and_after_main = BeforeAndAfterMain::GetInstance();
void at_main_exit(){
std::cout << "at_main_exit" << std::endl;
}
int main() {
// https://en.cppreference.com/w/cpp/header/cstdlib
atexit(at_main_exit);
std::cout << "main begin" << std::endl;
int a = 10;
int b = 5;
// crash to exit
// int b = 0;
int c = a / b;
std::cout << "a /b = " << c << std::endl;
std::cout << "main end" << std::endl;
return 0;
}
4.2. 执行结果
bash
before main
Global object construct before main
main begin
a /b = 2
main end
at_main_exit
Global object destory after main
after main
5. 程序异常退出场景
5.1. 存在的问题
上面的Demo,把
c++
int b = 5;
替换成
c++
// crash to exit
int b = 0;
会导致程序异常(除数不能为0)退出,输出如下:
bash
before main
Global object construct before main
main begin
Floating point exception
三种main函数结束后的逻辑均未被执行。说明:程序异常退出时(如:crash),"main函数结束后的逻辑均"不被执行,不能cover住这种场景。
5.2. 解决方案
5.2.1. 原理
当程序崩溃时,操作系统会发送一个信号给程序,通知它发生了异常。在 C++中,可以通过 signal 函数来注册一个信号处理程序,使程序能够在接收到该信号时执行自定义的代码。
程序的执行流程:
- 执行程序,按正常逻辑执行。
- 程序崩溃,异常退出,根据不同的崩溃原因,操作系统能识别出不同的崩溃信号(signal)。
- 操作系统发送对应的崩溃信号(signal)给执行程序。
- 执行程序根据提前已注册好的信号处理函数,执行对应的信号处理逻辑。
- 信号处理函数执行完毕,通过exit函数退出程序。
这样保证了:虽然程序的主流程崩溃了,但是程序还是能正常结束。这样即使程序崩溃了,还是能够自己完成如:"资源释放"、"状态保存或重置"等一些重要的逻辑。
5.2.2. 示例代码
c++
void signal_handler(int sig) {
// 这里编写你的异常信号处理逻辑,比如打印日志,保存状态,捕获堆栈信息等。
std::cerr << "signal_handler" << std::endl;
// 注意:信号处理程序执行完成,一定要调用exit退出,否则信号处理函数可能会被循环执行。
exit(1);
}
int main() {
// 注册信号处理函数
// signal(SIGSEGV, signal_handler);
signal(SIGFPE, signal_handler);
// https://en.cppreference.com/w/cpp/header/cstdlib
atexit(at_main_exit);
std::cout << "main begin" << std::endl;
int a = 10;
// int b = 5;
// crash to exit
int b = 0;
int c = a / b;
std::cout << "a /b = " << c << std::endl;
std::cout << "main end" << std::endl;
return 0;
}
5.2.3. 执行结果
bash
before main
Global object construct before main
main begin
signal_handler
at_main_exit
Global object destory after main
after main
5.2.4. 特殊说明
- 当程序崩溃时,可能已经无法正常执行代码,因此需要谨慎地编写信号处理程序,以避免进一步的崩溃或数据损坏。
- 信号处理程序执行完成,一定要调用exit退出,否则信号处理函数可能会被循环执行。
- 考虑各种可能出现的异常信号,比如:SIGSEGV、SIGFPE、SIGILL、SIGABRT等。这些可能出现的异常,都需要注册对应的信号处理程序。以免出现异常漏捕获的情况。
6. 参考文档
https://blog.csdn.net/zhizhengguan/article/details/122623008
https://blog.csdn.net/MldXTieJiang/article/details/129620160