解析在main函數之前調用函數以及對設計的作用詳解

2020-01-26 16:10:38

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供稿：網友

前幾天為新員工寫一個簡單的測試框架，可讓他們方便的寫測試用例并且執行。期間遇到一個問題就是如何讓他們增加測試用例而用不影響測試框架的代碼？c++的單件模式可以解決這個問題，但是其中一個難點是要在main之前注冊單件。c++可以通過構造函數來實現注冊，c如何注冊？
最后查了下資料，原來可以定義在main之前調用的函數！有了這個特性可以改善c的模塊化設計。
特性介紹：
如果想定義在main函數之前調用的函數，可以在函數的聲明之后加上一句“__attribute__((constructor))”，如下：
int before()__attribute__((constructor));
如果想定義在main函數之后調用的函數，可以在函數的聲明之后加上一句“__attribute__((destructor))”，如下：
int after()__attribute__((destructor));
可以看得出來，應該類似于c++中的構造和析構。

一些細節問題：
寫測試代碼測試了一下這個程序，發現幾點：
1、before在main之前調用，調用之前，各個全局變量已經完成初始化。也就是說，這些函數是在全局變量初始化之后，main函數之前調用的。這一點是非常重要的，否則可能會引起很多的問題。
2、after在main之后調用，但是有一點比較特殊，必須是在main中return的話才執行，否則，需要通過atexit執行某函數。這個特性目前對我沒有太大的用處。
3、在main函數之前調用的函數可以聲明為static。
4、在main函數之前調用的函數可以調用多個。這里就有一個問題，就是這些函數的調用順序的問題。這個問題首先是一個設計的問題，也就是，我們應該設計這些函數為順序無關的函數。另外，調用順序和編譯的順序相關，我在linux下使用make進行編譯，發現最后編譯的源文件中的函數會最先調用。
5、可以在庫（動態庫和靜態庫）中定義這樣的函數。

用對設計的作用：
1、可以優化c++中的單件模式。參考《設計模式》
單件模式有一個最大的特點就是可以在運行過程中連接單件。如果使用條件語句來決定使用哪個單件硬性限定了可能的單件集合。所以，書中引入了一個單件注冊表的概念，書中對單件注冊表的初始化采用的是如下的做法：
首先定義一個單件類，在單件類的構造函數中調用單件的注冊函數注冊自身：

復制代碼代碼如下:

MySingleton::MySingleton()
{
...
Singleton::Register("MySingleton", this);
}

這個函數是怎么被調用的那？可以定義一個靜態實例：
static MySingleton theSingleton;
這樣就會在main函數之前調用MySingleton的構造函數來構造這個靜態實例，從而達到像注冊表注冊的目的。
這個方案有個缺點：它能夠成功存在一個前提，就是在theSingleton實例化之前，單件注冊表列表必須存在，否則會失敗。則其實只是一個可能失敗的點，如果MySingleton還應用其他的全局變量，則可能這個時候這些全局變量還沒有初始化。
解決這個問題的一個方案就是將單件注冊的時間由構造函數移到main函數之前調用的函數中來。
定義函數：

復制代碼代碼如下:

static void before_main()
{
Singleton::Register("MySingleton", &theSingleton);
}
聲明：
staitc void before_main()__attribute__((constructor));

before_main會在main函數之前調用，而調用時全局變量已經全部初始化，這樣就可以避免上面的問題。
其實單件不單單可以在c++（面向對象）中使用，也可以在c中使用。而且有了c的這個特性后，單件更好用。
2、構造插件開發框架，而不用對框架進行更改。
構造插件開發框架的一個問題是：如何新增一個插件而不用修改主框架代碼就可以調用插件代碼。一般情況下都會使用插件注冊機制。也就是框架對外提供注冊接口，插件使用這些接口進行注冊。c要實行此功能，一個可行的方案是在插件中定義main之前執行的函數，在此函數中調用插件注冊接口完成注冊。（注：這里討論的是插件的靜態加載）。
3、一個模塊有一些初始化工作要做，使用這種機制可以不更改main或者函數。
拋開插件框架，使用這個特性也可以對c的模塊化進行很多優化。比如，可以把各個模塊的初始化工作放在main之前進行從而防止對main的頻繁修改。
注：本文描述的環境為linux c，c++。

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