【C语言】__attribute__((constructor)) 和 __attribute__((destructor))详细解析

__attribute__((constructor))__attribute__((destructor)) 是 GCC(GNU Compiler Collection)中的两个特殊属性,用于在程序初始化或终止时自动执行特定的函数。它们允许开发者控制函数在程序生命周期中的执行顺序。下面详细介绍其用法及优先级控制的内容:

1. __attribute__((constructor))

  • 定义 :当一个函数被标记为 __attribute__((constructor)) 时,该函数会在 main() 函数之前自动执行,即在程序初始化阶段执行。

  • 用法

    c 复制代码
    #include <stdio.h>
    
    void __attribute__((constructor)) init_function() {
        printf("This function is called before main()\n");
    }
    
    int main() {
        printf("This is inside main()\n");
        return 0;
    }

    输出

    This function is called before main()
    This is inside main()
    
  • 优先级控制 :可以通过给 constructor 属性传递一个整数参数来设置优先级,数字越小,函数越早执行。默认为 priority = 100,也就是说,所有没有显式设置优先级的 constructor 函数都会按照代码中的出现顺序执行,而设置了优先级的函数则按照从低到高的顺序执行。

    例如:

    c 复制代码
    #include <stdio.h>
    
    void __attribute__((constructor(101))) first_function() {
        printf("First function\n");
    }
    
    void __attribute__((constructor(102))) second_function() {
        printf("Second function\n");
    }
    
    void __attribute__((constructor(50))) third_function() {
        printf("Third function (highest priority)\n");
    }
    
    int main() {
        printf("This is inside main()\n");
        return 0;
    }

    输出

    Third function (highest priority)
    First function
    Second function
    This is inside main()
    

    在这个例子中,third_function 设置了优先级为 50,比其他函数优先级高,因此首先执行。first_functionsecond_function 分别为 101102,它们按照优先级顺序执行。

2. __attribute__((destructor))

  • 定义 :与 constructor 相对,__attribute__((destructor)) 标记的函数会在 main() 函数执行结束后自动执行,即程序终止时执行,用于清理资源。

  • 用法

    c 复制代码
    #include <stdio.h>
    
    void __attribute__((destructor)) cleanup_function() {
        printf("This function is called after main()\n");
    }
    
    int main() {
        printf("This is inside main()\n");
        return 0;
    }

    输出

    This is inside main()
    This function is called after main()
    
  • 优先级控制 :与 constructor 类似,destructor 也可以通过传递参数控制优先级,数字越小,函数越早执行。默认优先级为 100。这对于确保某些清理操作比其他操作先执行是很有用的。

    例如:

    c 复制代码
    #include <stdio.h>
    
    void __attribute__((destructor(102))) first_cleanup() {
        printf("First cleanup\n");
    }
    
    void __attribute__((destructor(50))) second_cleanup() {
        printf("Second cleanup (highest priority)\n");
    }
    
    int main() {
        printf("This is inside main()\n");
        return 0;
    }

    输出

    This is inside main()
    Second cleanup (highest priority)
    First cleanup
    

    在这里,second_cleanup 由于优先级较高(50),会在 first_cleanup 之前执行。

3. 典型应用场景

  • 资源初始化和清理:通过设置优先级,可以确保程序中依赖于某些资源的初始化函数先于其他函数执行,并且清理函数也可以有序执行。例如:

    • constructor 函数可以用于分配全局资源、初始化库或加载配置。
    • destructor 函数可以用于释放全局资源、保存状态或关闭文件/数据库连接等。
  • 动态链接库中的应用 :在动态链接库中,constructordestructor 常用于确保在加载库时初始化全局状态,在卸载库时清理全局资源。

4. 注意事项

  • 不可过度使用 :虽然 constructordestructor 属性使得代码的自动执行变得方便,但过多使用可能导致程序的控制流不太清晰,增加维护复杂度。建议仅在资源初始化和清理等明确的场景中使用。

  • 跨平台兼容性:这些属性属于 GCC 扩展,其他编译器(如 MSVC)可能不支持,因此如果需要跨平台兼容,需小心处理。

  • 执行时机constructor 函数的执行时机是在动态链接器完成库的加载后、但在 main() 之前;而 destructor 函数的执行时机是在 main() 或共享库的其他代码完成执行后、在程序终止之前。

5. 总结

  • __attribute__((constructor)):标记的函数在 main() 函数之前执行,适合用于程序初始化。

    • 可以通过设置优先级,控制多个初始化函数的执行顺序,优先级数值越小,函数执行得越早。
  • __attribute__((destructor)):标记的函数在 main() 函数之后、程序终止时执行,适合用于清理资源。

    • 同样可以通过设置优先级,控制多个清理函数的执行顺序,优先级数值越小,函数执行得越早。
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