(C语言) stdlib 程序终止

💣前言

<stdlib.h> 是一个非常非常重要的库。重要到没有他就没有程序。

但由于太重要了，且涉及过多底层相关内容，一半初学不会强调这些内容。升值一些工作了一段时间在 CRUD 的程序员也不太了解。

本文重点整理C语言中在 stdlib 下有关 程序终止 相关的接口。

顺便回答大家一个一直关心的问题：

如果 main函数 不写return 0;会怎样？

从 main 函数返回时，无论是通过 return 语句还是抵达函数尾，都会将 return 语句的实参（或若使用隐式返回，则为 0）作为 exit_code 传递并执行 exit()。

特别注意：笔者在 windows 用 mingw 测试 quick_exit & at_quick_exit 编译失败，linux 下编译成功。

💣程序终止

🧨EXIT_SUCCESS & EXIT_FAILURE

EXIT_SUCCESS, EXIT_FAILURE - cppreference.com

EXIT_SUCCESS 和 EXIT_FAILURE 宏展开成能用作 exit 的实参的整数表达式（从而作为从 main 函数返回的值），并指示程序执行状态。

常见实现

// 实现决定
#define EXIT_SUCCESS 0
#define EXIT_FAILURE 1

注意：EXIT_SUCCESS 和值0都能指示程序执行成功的状态，尽管并不要求 EXIT_SUCCESS 等于0。

main 函数，若正常结束，默认等效于 return 0;

🧨_Exit (C99)

_Exit - cppreference.com

在 C++11 中加入 C++ 标准

导致发生程序正常终止，但不完全清理资源。

void              _Exit(int exit_code);  // (C99 起) (C11 前)
_Noreturn void    _Exit(int exit_code);  // (C11 起) (C23 前)
[[noreturn]] void _Exit(int exit_code);  // (C23 起)

• 不调用传递给 at_quick_exit() 或 atexit() 的函数。
• 实现定义：是否将未写入数据冲入打开的流、关闭打开的流或移除临时文件。

exit_code的值：

• 为 0 或 EXIT_SUCCESS：则将指示成功终止的状态返回给宿主环境。
• 为 EXIT_FAILURE：则返回指示不成功终止的实现定义状态。
• 其他：即实现定义。

🧨exit & atexit

🧨🧨exit

exit - cppreference.com

导致发生正常程序终止。

void              exit(int exit_code);  // (C11 前)
_Noreturn void    exit(int exit_code);  // (C11 起) (C23 前)
[[noreturn]] void exit(int exit_code);  // (C23 起)

进行几个清理步骤：

• 以注册的逆序调用传递给 atexit 的函数
• 冲入并关闭所有 C 流
• 移除 tmpfile 创建的文件
• 将控制返回给宿主环境。若 exit_code 为零或 EXIT_SUCCESS，则返回指示成功终止的实现定义状态。若 exit_code 为 EXIT_FAILURE，则返回指示不成功终止的实现定义状态。其他情况下返回实现定义的状态值。

下面操作是未定义行为：

• 若程序调用 exit 多于一次
• 同时有调用 exit 和 quick_exit
• 在调用由 atexit 注册的函数期间，以 longjmp 退出该函数

🧨🧨atexit

atexit - cppreference.com

int atexit(void (*func)(void));

注册 func 所指向的函数，使它在程序正常终止（通过 exit() 或从 main() 返回）时得到调用。

• 逆序调用注册成功的函数。
• 可以注册同一函数多于一次。
• 实现保证支持注册至少 32 个函数。确切的极限是由实现定义的。
• 若注册成功则为 0，否则为非零值。

示例code

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void fun1(void) {puts("atexit fun1");
}void fun2(void) {puts("atexit fun2");
}int main(void) {atexit(fun1);atexit(fun2);FILE *fp = fopen("data.txt", "r");if (fp == NULL) {fprintf(stderr, "error opening file data.txt in function main()\n");exit(EXIT_FAILURE);} else {fclose(fp);}printf("Normal Return\n");return EXIT_SUCCESS;
}

在没有 data.txt 的情况下，输出：

error opening file data.txt in function main()
atexit fun2
atexit fun1

有 data.txt 的情况下，输出：

Normal Return
atexit fun2
atexit fun1

🧨quick_exit & at_quick_exit (C11)

🧨🧨quick_exit

quick_exit - cppreference.com

在 C++11 中加入 C++ 标准

导致程序正常终止，而不完全清理资源。

_Noreturn void    quick_exit(int exit_code);  // (C11 起) (C23 前)
[[noreturn]] void quick_exit(int exit_code);  // (C23 起)

效果流程：

• 以注册顺序的逆序调用传递给 at_quick_exit的函数。
• 调用 _Exit(exit_code)。

说白了就是不做额外处理的 exit()。

🧨🧨at_quick_exit

at_quick_exit - cppreference.com

在 C++11 中加入 C++ 标准

注册 func 所指向的函数，使它在程序正常终止（通过 quick_exit ()）时得到调用。

int at_quick_exit(void (*func)(void));  //(C11 起)s

• at_quick_exit 线程安全，从多个线程调用此函数不会导入数据竞争。

• 逆序调用注册成功的函数。

• 实现保证支持注册至少 32 个函数。确切的极限是由实现定义。

• 若注册成功则为 0，否则为非零值。

• 所注册的函数在程序正常终止时并不会被调用。

🧨abort

abort - cppreference.com

导致程序异常终止，除非传递给 signal 的信号处理函数正在捕捉 SIGABRT 且该处理函数不返回。

void              abort(void);  // (C11 前)
_Noreturn void    abort(void);  // (C11 起) (C23 前)
[[noreturn]] void abort(void);  // (C23 起)

• 不调用传递给 atexit()的函数。
• 实现定义：是否关闭打开的资源。
• 向宿主环境返回指示不成功执行的实现定义状态。

POSIX 指定 abort() 函数撤除阻塞，或忽略 SIGABRT 信号。

某些编译器内建子程序：

• __builtin_trap（gcc、clang 及 icc）
• __fastfail/__debugbreak（msvc）

能用于尽可能快地终止程序。

示例code

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>void fun_1(void) {puts("atexit fun1");
}
void fun_q1(void) {puts("at_quick_exit fun1");
}
int main(void) {atexit(fun_1);at_quick_exit(fun_q1);puts("Before abort()");abort();puts("After abort()");printf("Normal Return\n");
}

执行效果

Before abort()
Aborted

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