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

__attribute__((constructor)) 和 __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：

  #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：

  #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_function 和 second_function 分别为 101 和 102，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：

  #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：

  #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，constructor 和 destructor 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 constructor 和 destructor 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。