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。
__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。
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。
#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：
#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
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
int b = 5;
替换成
// 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：
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
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
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
【SunLogging】
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