C语言中这么骚的退出程序方式你知道几个？

前言

在本篇文章当中主要给大家介绍C语言当中一些不常用的特性，比如在main函数之前和之后设置我们想要执行的函数，以及各种花式退出程序的方式。

1、main函数是最先执行和最后执行的函数吗？

1）C语言构造和析构函数

通常我们在写C程序的时候都是从main函数开始写，因此我们可能没人有关心过这个问题，事实上是main函数不是程序第一个执行的函数，也不是程序最后一个执行的函数。

#include <stdio.h>
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("before main funciton\n");
}
 
int main() {
  printf("this is main funciton\n");
}

我们编译上面的代码然后执行，输出结果如下所示：

➜  code git:(main) ./init.out 
before main funciton
this is main funciton

由此可见main函数并不是第一个被执行的函数，那么程序第一次执行的函数是什么呢？很简单我们看一下程序的调用栈即可。

从上面的结果可以知道，程序第一个执行的函数是_start，这是在类Unix操作系统上执行的第一个函数。

那么main函数是程序执行的最后一个函数吗？我们看下面的代码：

#include <stdio.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit() {
  printf("this is exit\n");
}
 
void __attribute__((constructor)) init() {
  printf("this is init\n");
}
 
 
int main() {
  printf("this is main\n");
  return 0;
}

上面程序的输出结果如下：

➜  code git:(main) ./out.out 
this is init
this is main
this is exit

由此可见main函数也不是我们最后执行的函数！事实上我们除了上面的方法之外我们也可以在libc当中注册一些函数，让程序在main函数之后，退出执行前执行这些函数。

2）on_exit和atexit函数

我们可以使用上面两个函数进行函数的注册，让程序退出之前执行我们指定的函数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit() {
  printf("this is exit\n");
}
 
void __attribute__((constructor)) init() {
  printf("this is init\n");
}
 
void on__exit() {
  printf("this in on exit\n");
}
 
void at__exit() {
  printf("this in at exit\n");
}
 
int main() {
  on_exit(on__exit, NULL);
  atexit(at__exit);
  printf("this is main\n");
  return 0;
}

this is init
this is main
this in at exit
this in on exit
this is exit

我们可以仔细分析一下上面程序执行的顺序。首先是执构造函数，然后执行 atexit 注册的函数，再执行 on_exit 注册的函数，最后执行析构函数。从上面程序的输出我们可以知道我们注册的函数生效了，但是需要注意一个问题，先注册的函数后执行，不管是使用 atexit 还是 on_exit 函数。我们现在看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit() {
  printf("this is exit\n");
}
 
void __attribute__((constructor)) init() {
  printf("this is init\n");
}
 
void on__exit() {
  printf("this in on exit\n");
}
 
void at__exit() {
  printf("this in at exit\n");
}
 
int main() {
  // 调换下面两行的顺序
  atexit(at__exit);
  on_exit(on__exit, NULL);
  printf("this is main\n");
  return 0;
}

上面的代码输出如下：

this is init
this is main
this in on exit
this in at exit
this is exit

从输出的结果看确实和上面我们提到的规则一样，先注册的函数后执行。这一点再linux程序员开发手册里面也提到了。

但是这里有一点需要注意的是我们应该尽可能使用atexit函数，而不是使用on_exit函数，因为atexit函数是标准规定的，而on_exit并不是标准规定的。

3）exit和_exit函数

其中exit函数是libc给我们提供的函数，我们可以使用这个函数正常的终止程序的执行，而且我们在前面注册的函数还是能够被执行。比如在下面的代码当中：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit1() {
  printf("this is exit1\n");
}
 
void __attribute__((destructor)) __exit2() {
  printf("this is exit2\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("this is init1\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init2() {
  printf("this is init2\n");
}
 
void on__exit1() {
  printf("this in on exit1\n");
}
 
void at__exit1() {
  printf("this in at exit1\n");
}
 
void on__exit2() {
  printf("this in on exit2\n");
}
 
void at__exit2() {
  printf("this in at exit2\n");
}
 
 
int main() {
  // _exit(1);
  on_exit(on__exit1, NULL);
  on_exit(on__exit2, NULL);
  atexit(at__exit1);
  atexit(at__exit2);
  printf("this is main\n");
  exit(1);
  return 0;
}

上面的函数执行结果如下所示：

可以看到我们的代码被正常执行啦。

但是_exit是一个系统调用，当执行这个方法的时候程序会被直接终止，我们看下面的代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit1() {
  printf("this is exit1\n");
}
 
void __attribute__((destructor)) __exit2() {
  printf("this is exit2\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("this is init1\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init2() {
  printf("this is init2\n");
}
 
void on__exit1() {
  printf("this in on exit1\n");
}
 
void at__exit1() {
  printf("this in at exit1\n");
}
 
void on__exit2() {
  printf("this in on exit2\n");
}
 
void at__exit2() {
  printf("this in at exit2\n");
}
 
 
int main() {
  // _exit(1);
  on_exit(on__exit1, NULL);
  on_exit(on__exit2, NULL);
  atexit(at__exit1);
  atexit(at__exit2);
  printf("this is main\n");
  _exit(1); // 只改了这个函数 从 exit 变成 _exit
  return 0;
}

上面的代码输出结果如下所示：

可以看到我们注册的函数和最终的析构函数都没有被执行，程序直接退出啦。

2、花式退出

除了上面的_exit函数之外，我们还可以使用其他的方式直接退出程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h> 
 
void __attribute__((destructor)) __exit1() {
  printf("this is exit1\n");
}
 
void __attribute__((destructor)) __exit2() {
  printf("this is exit2\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("this is init1\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init2() {
  printf("this is init2\n");
}
 
void on__exit1() {
  printf("this in on exit1\n");
}
 
void at__exit1() {
  printf("this in at exit1\n");
}
 
void on__exit2() {
  printf("this in on exit2\n");
}
 
void at__exit2() {
  printf("this in at exit2\n");
}
 
 
int main() {
  // _exit(1);
  on_exit(on__exit1, NULL);
  on_exit(on__exit2, NULL);
  atexit(at__exit1);
  atexit(at__exit2);
  printf("this is main\n");
  syscall(SYS_exit, 1); // 和 _exit 效果一样
  return 0;
}

除了上面直接调用函数的方法退出函数，我们还可以使用内联汇编退出函数，比如在64位操作系统我们可以使用下面的代码退出程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h> 
 
void __attribute__((destructor)) __exit1() {
  printf("this is exit1\n");
}
 
void __attribute__((destructor)) __exit2() {
  printf("this is exit2\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("this is init1\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init2() {
  printf("this is init2\n");
}
 
void on__exit1() {
  printf("this in on exit1\n");
}
 
void at__exit1() {
  printf("this in at exit1\n");
}
 
void on__exit2() {
  printf("this in on exit2\n");
}
 
void at__exit2() {
  printf("this in at exit2\n");
}
 
 
int main() {
  // _exit(1);
  on_exit(on__exit1, NULL);
  on_exit(on__exit2, NULL);
  atexit(at__exit1);
  atexit(at__exit2);
  printf("this is main\n");
  asm(
    "movq $60, %%rax;"
    "movq $1, %%rdi;"
    "syscall;"
    :::"eax"
  );
  return 0;
}

上面是在64位操作系统退出程序的汇编实现，在64为系统上退出程序的系统调用号为60。下面我们使用32位操作系统上的汇编实现程序退出，在32位系统上退出程序的系统调用号等于1：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>
 
void __attribute__((destructor)) __exit1() {
  printf("this is exit1\n");
}
 
void __attribute__((destructor)) __exit2() {
  printf("this is exit2\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init1() {
  printf("this is init1\n");
}
 
 
void __attribute__((constructor)) init2() {
  printf("this is init2\n");
}
 
void on__exit1() {
  printf("this in on exit1\n");
}
 
void at__exit1() {
  printf("this in at exit1\n");
}
 
void on__exit2() {
  printf("this in on exit2\n");
}
 
void at__exit2() {
  printf("this in at exit2\n");
}
 
 
int main() {
  // _exit(1);
  on_exit(on__exit1, NULL);
  on_exit(on__exit2, NULL);
  atexit(at__exit1);
  atexit(at__exit2);
  printf("this is main\n");
  asm volatile(
    "movl $1, %%eax;"
    "movl $1, %%edi;"
    "int $0x80;"
    :::"eax"
  );
  return 0;
}

3、总结

在本篇文章当中主要给大家介绍C语言当中一些与程序退出的骚操作，希望大家有所收获！