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[glibc] 带着问题看源码 —— exit 如何调用 atexit 处理器
来源：cnblogs　　作者：goodcitizen　　时间：2023/10/25 13:00:47　　对本文有异议

前言

之前在写 apue 系列的时候，曾经对系统接口的很多行为产生过好奇，当时就想研究下对应的源码，但是苦于 linux 源码过于庞杂，千头万绪不知从何开启，就一直拖了下来。

最近在查一个问题时无意间接触到了 code browser 这个在线源码查看器，它同时解决了源码包下载和环境搭建的问题，版本也帮你选好了，直接原地起飞进入源码查看：

下面是查找 glibc exit 的过程：

语法高亮、风格切换、跳转 (定义/引用) 等功能做的还是很全面的，看代码绰绰有余，简直是我等 coder 之福音。

这里感谢 Bing 同学的介绍，感兴趣读者可以在文末参考它写的关于 glibc exit 的另一篇文章，也很不错的。

glibc exit

之前写过一篇介绍 linux 进程环境的文章(《 [apue] 进程环境那些事儿》)，其中提到了 glibc exit 会主动调用 atexit 注册的处理器，且有以下特性：

  • LIFO，先进后出的顺序
  • 注册几次调用几次
  • atexit 处理器中再次调用 exit 能完成剩余处理器的调用
  • atexit 处理器中再次注册的 atexit 处理器能被调用

下面带着这些问题，来看 glibc exit 的源码，以及它是如何实现上面这些特性的。

atexit 处理器结构

开门见山：

  1. void
  2. exit (int status)
  3. {
  4.     __run_exit_handlers (status, &__exit_funcs, true, true);
  5. }
  7. static struct exit_function_list initial;
  8. struct exit_function_list *__exit_funcs = &initial;
  9. uint64_t __new_exitfn_called;

exit 只调用了一个 __run_exit_handlers 接口，它需要的 atexit 处理器列表存储在 __exit_funcs 参数中，是从这里传入的。

未曾开言先转腚，来看下 __exit_funcs 的结构：

  1. enum
  2. {
  3.     ef_free,	/* `ef_free' MUST be zero!  */
  4.     ef_us,
  5.     ef_on,
  6.     ef_at,
  7.     ef_cxa
  8. };
  10. struct exit_function
  11. {
  12.     /* `flavour' should be of type of the `enum' above but since we need
  13.        this element in an atomic operation we have to use `long int'.  */
  14.     long int flavor;
  15.     union
  16.     {
  17.         void (*at) (void);
  18.         struct
  19.         {
  20.             void (*fn) (int status, void *arg);
  21.             void *arg;
  22.         } on;
  23.         struct
  24.         {
  25.             void (*fn) (void *arg, int status);
  26.             void *arg;
  27.             void *dso_handle;
  28.         } cxa;
  29.     } func;
  30. };
  32. struct exit_function_list
  33. {
  34.     struct exit_function_list *next;
  35.     size_t idx;
  36.     struct exit_function fns[32];
  37. };

exit_function_list 作为容器有点类似 stl 中的 deque，是由 exit_function 块组成的链表，兼顾了可扩展性与遍历效率两个方面：

其中 idx 记录了实际的元素个数，块之间通过 next 指针链接。

注意第一个块是在栈上分配的 initial 对象，之后的块才是在堆上分配的。

fns 数组存储的 exit_function 记录可以包含三种不同类型的函数原型：

  • void (*at) (void) ： atexit 注册的函数
  • void (*on) (int status, void* arg) ：__on_exit 注册的函数，与 atexit 的不同之处仅在于回调时多了一个 status 参数
  • void (*cxa) (void *arg, int status) ：__internal_atexit 注册的函数，它又被以下接口调用：
    •  __cxa_atexit，在程序退出或 so 卸载时调用，主要是为编译器开放的内部接口
    •  __cxa_at_quick_exit，它又被 __new_quick_exit 所调用，后者和 exit 几乎一致

其中 quick_exit 调用 __run_exit_handlers 的后两个参数为 false，少清理了一些内容，以达到"快速退出"的目的。

  1. void
  2. __new_quick_exit (int status)
  3. {
  4.   /* The new quick_exit, following C++11 18.5.12, does not run object
  5.      destructors.   While C11 says nothing about object destructors,
  6.      since it has none, the intent is to run the registered
  7.      at_quick_exit handlers and then run _Exit immediately without
  8.      disturbing the state of the process and threads.  */
  9.   __run_exit_handlers (status, &__quick_exit_funcs, false, false);
  10. }

另外 atexit 也是通过调用 __cxa_atexit 实现的：

  1. int
  2. atexit (void (*func) (void))
  3. {
  4.     return __cxa_atexit ((void (*) (void *)) func, NULL, __dso_handle);
  5. }

arg 参数为 NULL；so 模块句柄默认为当前模块。 所以实际上并没有类型为 ef_at 的处理器，基本全是 ef_cxa，另外

  • 将 ef_free 置为整个 enum 第一个元素也是有用意的，通过 calloc 分配的内存，自动将内容清零，而对应的 flavor 恰好就是 ef_free
  • ef_us (use) 表示槽位被占用，但是具体的类型有待后面设置 (ef_at/ef_on/ef_cxa)，具有一些临时性，但不可或缺

处理器的注册

直接上源码：

  1. int
  2. __internal_atexit (void (*func) (void *), void *arg, void *d,
  3.         struct exit_function_list **listp)
  4. {
  5.     struct exit_function *new;
  6.     /* As a QoI issue we detect NULL early with an assertion instead
  7.        of a SIGSEGV at program exit when the handler is run (bug 20544).  */
  8.     assert (func != NULL);
  9.     __libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
  10.     new = __new_exitfn (listp);
  11.     if (new == NULL)
  12.     {
  13.         __libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
  14.         return -1;
  15.     }
  16.     new->func.cxa.fn = (void (*) (void *, int)) func;
  17.     new->func.cxa.arg = arg;
  18.     new->func.cxa.dso_handle = d;
  19.     new->flavor = ef_cxa;
  20.     __libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
  21.     return 0;
  22. }

参数赋值到变量 new 的成员后，没看到插入列表的动作，怀疑是在 __new_exitfn 时直接分配的：

  1. /* Must be called with __exit_funcs_lock held.  */
  2. struct exit_function *
  3. __new_exitfn (struct exit_function_list **listp)
  4. {
  5.     struct exit_function_list *p = NULL;
  6.     struct exit_function_list *l;
  7.     struct exit_function *r = NULL;
  8.     size_t i = 0;
  9.     if (__exit_funcs_done)
  10.         /* Exit code is finished processing all registered exit functions,
  11.            therefore we fail this registration.  */
  12.         return NULL;
  14.     for (l = *listp; l != NULL; p = l, l = l->next)
  15.     {
  16.         for (i = l->idx; i > 0; --i)
  17.             if (l->fns[i - 1].flavor != ef_free)
  18.                 break;
  19.         if (i > 0)
  20.             break;
  21.         /* This block is completely unused.  */
  22.         l->idx = 0;
  23.     }
  25.     if (l == NULL || i == sizeof (l->fns) / sizeof (l->fns[0]))
  26.     {
  27.         /* The last entry in a block is used.  Use the first entry in
  28.            the previous block if it exists.  Otherwise create a new one.  */
  29.         if (p == NULL)
  30.         {
  31.             assert (l != NULL);
  32.             p = (struct exit_function_list *) calloc (1, sizeof (struct exit_function_list));
  33.             if (p != NULL)
  34.             {
  35.                 p->next = *listp;
  36.                 *listp = p;
  37.             }
  38.         }
  39.         if (p != NULL)
  40.         {
  41.             r = &p->fns[0];
  42.             p->idx = 1;
  43.         }
  44.     }
  45.     else
  46.     {
  47.         /* There is more room in the block.  */
  48.         r = &l->fns[i];
  49.         l->idx = i + 1;
  50.     }
  51.     /* Mark entry as used, but we don't know the flavor now.  */
  52.     if (r != NULL)
  53.     {
  54.         r->flavor = ef_us;
  55.         ++__new_exitfn_called;
  56.     }
  57.     return r;
  58. }

确实如此，另外这个内部接口是没有锁的，所以调用它的接口必需持有锁 (__exit_funcs_lock)。

代码不太好看，直接上图，当第一次分配时，仅有 initial 一个块，内部 32 个槽位，第一次命中最后的 else 条件，直接分配处理器 (场景 1)：

前 32 个都不用额外分配内存 (场景 2)：

第 33 个开始分配新的 exit_function_list，并移动 __exit_funcs 指针指向新分配的块作为列表的头 (场景 3)：

结合上面的场景来理解下代码：

  • 插入记录时，第一个 for 循环基本不进入，因为当前块一般有有效的记录 (for 循环的作用是寻找第一个不空闲的块，这只在 atexit 处理器被调用且在其中注册新的处理器时才有用，所以暂时放一放)
  • l 一般指向当前分配的块，中间这个 if 大段落，如果记录不满，则直接分配新的元素 (else)，并递增 idx，此时对应场景 1 & 2
  • 如果 l 为空或记录已满，则分配新的块。此时对应场景 3，__exit_funcs 作为链表头会指向新分配的块，将 idx 设置为 1，并将第一个记录返回
  • 最后设置新分配记录的 flavor 为 ef_us 表示占用

因为 atexit 没提供对应的撤销方法，所以这个 deque 在程序运行期间只会单向增长。

另外有几个小的点也需要注意，后面会用到：

  • 初始时判断了 __exit_funcs_done 标志位，如果已经设立，就不允许分配新的记录了
  • 设置 flavor 的同时也递增了变量 __new_exitfn_called 的值，它记录了总的处理器注册总量，因为在清理函数被调用时可能会注册新的处理器 (此时总量将超过 deque 的尺寸)

处理器的调用

直接上代码：

  1. /* Call all functions registered with `atexit' and `on_exit',
  2.    in the reverse of the order in which they were registered
  3.    perform stdio cleanup, and terminate program execution with STATUS.  */
  4. void
  5. __run_exit_handlers (int status, struct exit_function_list **listp,
  6.         bool run_list_atexit, bool run_dtors)
  7. {
  8.     /* First, call the TLS destructors.  */
  9.     if (run_dtors)
  10.         __call_tls_dtors ();
  11.     __libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
  12.     /* We do it this way to handle recursive calls to exit () made by
  13.        the functions registered with `atexit' and `on_exit'. We call
  14.        everyone on the list and use the status value in the last
  15.        exit (). */
  16.     while (true)
  17.     {
  18.         struct exit_function_list *cur;
  19. restart:
  20.         cur = *listp;
  21.         if (cur == NULL)
  22.         {
  23.             /* Exit processing complete.  We will not allow any more
  24.                atexit/on_exit registrations.  */
  25.             __exit_funcs_done = true;
  26.             break;
  27.         }
  28.         while (cur->idx > 0)
  29.         {
  30.             struct exit_function *const f = &cur->fns[--cur->idx];
  31.             const uint64_t new_exitfn_called = __new_exitfn_called;
  32.             switch (f->flavor)
  33.             {
  34.                 void (*cxafct) (void *arg, int status);
  35.                 void *arg;
  36.                 case ef_free:
  37.                 case ef_us:
  38.                     break;
  39.                 case ef_on:
  40.                     ...
  41.                 case ef_at:
  42.                     ...
  43.                 case ef_cxa:
  44.                     /* To avoid dlclose/exit race calling cxafct twice (BZ 22180),
  45.                        we must mark this function as ef_free.  */
  46.                     f->flavor = ef_free;
  47.                     cxafct = f->func.cxa.fn;
  48.                     arg = f->func.cxa.arg;
  49.                     /* Unlock the list while we call a foreign function.  */
  50.                     __libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
  51.                     cxafct (arg, status);
  52.                     __libc_lock_lock (__exit_funcs_lock);
  53.                     break;
  54.             }
  55.             if (__glibc_unlikely (new_exitfn_called != __new_exitfn_called))
  56.                 /* The last exit function, or another thread, has registered
  57.                    more exit functions.  Start the loop over.  */
  58.                 goto restart;
  59.         }
  60.         *listp = cur->next;
  61.         if (*listp != NULL)
  62.             /* Don't free the last element in the chain, this is the statically
  63.                allocate element.  */
  64.             free (cur);
  65.     }
  66.     __libc_lock_unlock (__exit_funcs_lock);
  67.     if (run_list_atexit)
  68.         RUN_HOOK (__libc_atexit, ());
  69.     _exit (status);
  70. }

 先整理下主脉络：

  • __call_tls_dctors 处理线程局部存储的释放，这里不涉及主题，略过
  • 主循环加锁遍历处理器 deque
  • 处理 libc 的 atexit 列表，略过
  • 调用 _exit 退出进程

 重点就落在中间的两个 while 循环上，外层用于遍历块，内层遍历块上的记录。为突出重点，switch 内只保留了 ef_cxa 的内容，其它的类似。

  • 回顾之前列表建立的过程，cur 指向的是最新分配的处理器，所以调用顺序 FILO 的问题得到了解答，特别是在遍历块内部时，也是倒序遍历的
  • 在回调前解锁，回调后加锁，这样避免用户在回调中再次调用 atexit 注册处理器时发生死锁
  • 每次回调之前记录当前处理器的总量 (new_exitfn_called)，回调结束后将它与当前值对比，从而可以得知是否设置了新的 atexit 处理器
    • 如果相同，表示没有注册新处理器，对当前结构没影响，继续遍历当前块和整个 deque
    • 如果不相同，说明插入了新记录，当前指针已经失效，需要重新遍历，这里直接 goto restart 重新开始遍历
  • 注意在回调前，先将处理器信息复制到栈上，同时将 flavor 设置为 ef_free，避免重启遍历时，重复遍历此记录造成死循环
  • 整个块遍历结束后，移动 __exit_funcs 到下个块，同时释放当前块，如果下个块不为空的话 (当移动到 initial 时，next 为空，不释放 initial 指向的内存，因为它不是在堆上分配的)
  • 当 cur 遍历到最后一个块 (initial) 的 next (NULL) 后，表明整个 deque 遍历完毕，设置 __exit_funcs_done 标志，这可以阻止 atexit 再次注册处理器

特性分析

 有了上面的铺垫，再来分析其它的特性就清楚了：

  • 注册几次回调几次，这是因为插入了多个记录，虽然它们的 func 字段都指向同一个地址
  • 处理器中调用 exit 能完成剩余处理器的调用，原因分为两个方面：
    • 处理器回调前已经解锁，因此再次调用 exit 时可以正常进入这里
    • 处理器回调前已经把标志设为了 ef_free，所以再次遍历时，不会再处理当前记录，而是接着之前遍历位置继续遍历
    • 最终呈现的效果是剩余的处理器被接着调用了，但是这里一定要清楚，调用 exit 的回调其实没有返回，_exit 会保证它终结在最深层的处理器那里

最后一个特性：处理器中再次注册的 atexit 处理器能被调用，这个稍微复杂一点，需要结合之前注册部分的逻辑来看，再复习一下 __new_exitfn：

  1. /* Must be called with __exit_funcs_lock held.  */
  2. struct exit_function *
  3. __new_exitfn (struct exit_function_list **listp)
  4. {
  5.     struct exit_function_list *p = NULL;
  6.     struct exit_function_list *l;
  7.     struct exit_function *r = NULL;
  8.     size_t i = 0;
  9.     if (__exit_funcs_done)
  10.         /* Exit code is finished processing all registered exit functions,
  11.            therefore we fail this registration.  */
  12.         return NULL;
  14.     for (l = *listp; l != NULL; p = l, l = l->next)
  15.     {
  16.         for (i = l->idx; i > 0; --i)
  17.             if (l->fns[i - 1].flavor != ef_free)
  18.                 break;
  19.         if (i > 0)
  20.             break;
  21.         /* This block is completely unused.  */
  22.         l->idx = 0;
  23.     }
  25.     if (l == NULL || i == sizeof (l->fns) / sizeof (l->fns[0]))
  26.     {
  27.         /* The last entry in a block is used.  Use the first entry in
  28.            the previous block if it exists.  Otherwise create a new one.  */
  29.         if (p == NULL)
  30.         {
  31.             assert (l != NULL);
  32.             p = (struct exit_function_list *) calloc (1, sizeof (struct exit_function_list));
  33.             if (p != NULL)
  34.             {
  35.                 p->next = *listp;
  36.                 *listp = p;
  37.             }
  38.         }
  39.         if (p != NULL)
  40.         {
  41.             r = &p->fns[0];
  42.             p->idx = 1;
  43.         }
  44.     }
  45.     else
  46.     {
  47.         /* There is more room in the block.  */
  48.         r = &l->fns[i];
  49.         l->idx = i + 1;
  50.     }
  51.     /* Mark entry as used, but we don't know the flavor now.  */
  52.     if (r != NULL)
  53.     {
  54.         r->flavor = ef_us;
  55.         ++__new_exitfn_called;
  56.     }
  57.     return r;
  58. }

假设当前调用的处理器是 handler_p，新注册的处理器是 handle_c，从上到下看：

  • 因未遍历完所有记录，__exit_funcs_done 未设置，所以仍可以注册新的处理器
  • 第一个 for 循环扫描当前块，将刚才回调 handler_p 而设立的 ef_free 记录回退掉
    • 如果当前不是第一个记录，则表明并非整个块空闲，直接使用刚设置为 ef_free 的记录，来存储 handler_c  的信息，图 1 展示了这种场景下的状态
    • 如果当前是第一个记录，则整个块已空闲，将 idx 设置为 0，并继续向下个块遍历
      • 如果下个块为 NULL，表示当前已经是最后一个块，状态见图 2
      • 否则继续检查下个块，此时一般不空闲 (一般是满的)，见图 3

图 1

图 2

图 3

以上 3 个场景中，每次仅回退一个记录，这是由于我们假设 handler_p 是第一个被调用的处理器，如果它不是第一个被调用的，是否就能出现回退多个记录的场景？

考虑下面这个用例：假设有 handler_3 / handler_2 / handler_1 三个处理器依次被调用，前两个处理器都没有注册新的处理器，handler_1 注册了两个新的 handler，分别为 handler_i / handler_ii。

首先假设 3 个 handler 都在一个块中，注册完两个新 handler 后状态如下图：

图 4

在注册 handler_i 时回退了三次、handler_ii 时回退了两次，因此是可以回退多个记录的，毕竟 __run_exit_handlers 仅仅将遍历过记录的 flavor 设置为 ef_free 而没有修改任何 idx。

下面来看看是否存在跨块回退多个记录的场景，假设 handler_1 与 handler_2 跨块，则调用 handler_1 注册 handler_i 后的状态已变为下图：

图 5

这是因为处理完 handler_2 前一个块已经被释放不可访问了，好在目前 l 指向的块已满且 p == NULL，回退到了当初扩展块时的状态 (注册处理器的场景 3)，从而重新分配块和记录，最终效果如图 6：

因为是新分配的块，就不存在覆盖的问题了。

总结一下：

  • 可以回退多个记录，但是只限制在一个块内
  • p == NULL 时一般是需要分配新的块了

在这个基础上继续执行 __run_exit_handlers，来看新注册的处理器是如何被调用的：

  • 首先回顾 __new_exitfn，当它注册新处理器后，会递增 __new_exitfn_called 的值
  • 回到 __run_exit_handlers，因检测到 __new_exitfn_called 发生了变化，会 goto restart 重新执行整个 while 循环
  • 重新遍历时，会首先处理新加入的处理器，且也是按 FILO 的顺序处理

至此最后一个特性分析完毕。

结语

从这里也可以看到一个标准的 atexit 需要考虑的问题：

  • 程序运行期间单向增长
  • 程序退出时反向减少
  • 有可能在执行回调时注册新的处理器从而导致再次增长，所以并不是单向减少

代码优化

glibc 主要花费了大量的精力处理第三个场景，不过经过本文一番分析，似乎不需要做的如此复杂。

  1. ...
  2.     for (l = *listp; l != NULL; p = l, l = l->next)
  3.     {
  4.         for (i = l->idx; i > 0; --i)
  5.             if (l->fns[i - 1].flavor != ef_free)
  6.                 break;
  7.         if (i > 0)
  8.             break;
  9.         /* This block is completely unused.  */
  10.         l->idx = 0;
  11.     }
  13.     if (l == NULL || i == sizeof (l->fns) / sizeof (l->fns[0]))
  14.     {
  15.         /* The last entry in a block is used.  Use the first entry in
  16.            the previous block if it exists.  Otherwise create a new one.  */
  17.         if (p == NULL)
  18.         {
  19.             assert (l != NULL);
  20.             p = (struct exit_function_list *) calloc (1, sizeof (struct exit_function_list));
  21.             if (p != NULL)
  22.             {
  23.                 p->next = *listp;
  24.                 *listp = p;
  25.             }
  26.         }
  27.         if (p != NULL)
  28.         {
  29.             r = &p->fns[0];
  30.             p->idx = 1;
  31.         }
  32.     }
  33.     else
  34.     {
  35.         /* There is more room in the block.  */
  36.         r = &l->fns[i];
  37.         l->idx = i + 1;
  38.     }
  39. ...

例如回退记录实际不存在跨块的可能，那么回退时就可以只考虑当前块了，__new_exitfn 中第一个两层的 for 循环就可以简化为单层：

  1. ...
  2.     l = *listp; 
  3.     for (i = l->idx; i > 0; --i)
  4.         if (l->fns[i - 1].flavor != ef_free)
  5.             break;
  6.     if (i == 0)
  7.         /* This block is completely unused.  */
  8.         l->idx = 0;
  10.     if (i == sizeof (l->fns) / sizeof (l->fns[0]))
  11.     {
  12.         /* The last entry in a block is used.  Use the first entry in
  13.            the previous block if it exists.  Otherwise create a new one.  */
  14.         assert (p == NULL);
  15.         assert (l != NULL);        
  16.         p = (struct exit_function_list *) calloc (1, sizeof (struct exit_function_list));
  17.         if (p != NULL)
  18.         {
  19.             p->next = *listp;
  20.             *listp = p;
  21.         }
  22.     }
  23.     else
  24.     {
  25.         /* There is more room in the block.  */
  26.         r = &l->fns[i];
  27.         l->idx = i + 1;
  28.     }
  29. ...

经过简化后，l 永远不为 NULL，p 永远为 NULL，第二个 if 段中对 l 和 p 是否为 NULL 的判断就可以去掉了。看起来是不是简洁了一些？

当然了，上面的代码是没有经过验证的，保不齐哪里还有逻辑漏洞，欢迎大家来找茬~

dump exit_function_list

本来是打算把 __exit_funcs 中的内容打印出来看看，然而 glibc 设置了完备的符号隐藏，无法获取这个变量的地址：

  1. extern struct exit_function_list *__exit_funcs attribute_hidden;
  2. extern struct exit_function_list *__quick_exit_funcs attribute_hidden;
  3. extern uint64_t __new_exitfn_called attribute_hidden;
  4. /* True once all registered atexit/at_quick_exit/onexit handlers have been
  5.    called */
  6. extern bool __exit_funcs_done attribute_hidden;

其中 attribute_hidden 就是设置符号的 visibility 属性：

  1. # define attribute_hidden __attribute__ ((visibility ("hidden")))

例如在示例代码中插入下面的声明：

  1. enum
  2. {
  3.   ef_free,
  4.   ef_us,
  5.   ef_on,
  6.   ef_at,
  7.   ef_cxa
  8. };
  10. struct exit_function
  11. {
  12.     long int flavor;
  13.     union
  14.     {
  15.         void (*at) (void);
  16.         struct
  17.         {
  18.             void (*fn) (int status, void *arg);
  19.             void *arg;
  20.         } on;
  21.         struct
  22.         {
  23.             void (*fn) (void *arg, int status);
  24.             void *arg;
  25.             void *dso_handle;
  26.         } cxa;
  27.     } func;
  28. };
  29. struct exit_function_list
  30. {
  31.     struct exit_function_list *next;
  32.     size_t idx;
  33.     struct exit_function fns[32];
  34. };
  36. extern struct exit_function_list *__exit_funcs;

并在 main 中打印 __exit_funcs 的地址：

  1. printf ("__exit_funcs: %p\n", __exit_funcs);

编译时会报错：

  1. $ make
  2. gcc -Wall -g dumpexit.o apue.o -o dumpexit
  3. dumpexit.o: In function `dump_exit':
  4. /home/users/yunhai01/code/apue/07.chapter/dumpexit.c:70: undefined reference to `__exit_funcs'
  5. dumpexit.o: In function `main':
  6. /home/users/yunhai01/code/apue/07.chapter/dumpexit.c:103: undefined reference to `__exit_funcs'
  7. collect2: error: ld returned 1 exit status
  8. make: *** [dumpexit] Error 1

正打算放弃，无意间看到这样一段宏：

  1. #if defined SHARED || defined LIBC_NONSHARED   || (BUILD_PIE_DEFAULT && IS_IN (libc))
  2. # define attribute_hidden __attribute__ ((visibility ("hidden")))
  3. #else
  4. # define attribute_hidden
  5. #endif

看起来符号隐藏只针对共享库，改为静态链接试试：

  1. dumpexit: dumpexit.o apue.o
  2. 	gcc -Wall -g $^ -o $@ -static
  4. dumpexit.o: dumpexit.c ../apue.h
  5. 	gcc -Wall -g -c $< -o $@ -std=c99

居然通过了。运行程序，可以正常打印 __exit_funcs 地址：

  1. $ ./dumpexit
  2. __exit_funcs: 0x6c74a0

注意这一步需要安装 glibc 静态库：

  1. sudo yum install glibc-static

否则报下面的链接错误：

  1. $ make dumpexit
  2. gcc -Wall -g dumpexit.o apue.o -o dumpexit -static
  3. /usr/bin/ld: cannot find -lc
  4. collect2: error: ld returned 1 exit status
  5. make: *** [dumpexit] Error 1

下面增加一些打印的代码：

  1. void dump_exit_func (struct exit_function *ef)
  2. {
  3.     switch (ef->flavor)
  4.     {
  5.         case ef_free:
  6.             printf ("free slot\n");
  7.             break;
  8.         case ef_us:
  9.             printf ("occupy slot\n");
  10.             break;
  11.         case ef_on:
  12.             printf ("on_exit function: %p, arg: %p\n", ef->func.on.fn, ef->func.on.arg);
  13.             break;
  14.         case ef_at:
  15.             printf ("atexit function: %p\n", ef->func.at);
  16.             break;
  17.         case ef_cxa:
  18.             printf ("cxa_exit function: %p, arg: %p, dso: %p\n", ef->func.cxa.fn, ef->func.cxa.arg, ef->func.cxa.dso_handle);
  19.             break;
  20.         default:
  21.             printf ("unknown type: %d\n", ef->flavor);
  22.             break;
  23.     }
  24. }
  26. void dump_exit ()
  27. {
  28.     struct exit_function_list *l = __exit_funcs;
  29.     while (l != NULL)
  30.     {
  31.         printf ("total %d record\n", l->idx);
  32.         for (int i=0; i<l->idx; ++ i)
  33.         {
  34.             dump_exit_func (&l->fns[i]);
  35.         }
  37.         l = l->next;
  38.     }
  39. }

平平无奇的代码，为了增加可读性，事先注册了几个处理器：

  2. void do_dirty_work ()
  3. {
  4.     printf ("doing dirty works!\n");
  5. }
  7. void bye ()
  8. {
  9.     printf ("bye, forks~\n");
  10. }
  12. void times ()
  13. {
  14.     static int counter = 32;
  15.     printf ("times %d\n", counter--);
  16. }
  18. int main ()
  19. {
  20.   int ret = 0;
  21.   printf ("__exit_funcs: %p\n", __exit_funcs);
  22.   ret = atexit (do_dirty_work);
  23.   if (ret != 0)
  24.       err_sys ("atexit");
  25.   else
  26.       printf ("register do_dirty_work %p\n", (void *)do_dirty_work);
  28.   ret = atexit (bye);
  29.   if (ret != 0)
  30.       err_sys ("bye1");
  31.   else
  32.       printf ("register bye %p\n", (void *)bye);
  34.   ret = atexit (times);
  35.   if (ret != 0)
  36.       err_sys ("times");
  37.   else
  38.       printf ("register times %p\n", (void *)times);
  40.   dump_exit ();
  41.   printf ("main is done!\n");
  42.   return 0;
  43. }

运行后效果如下：

  1. $ ./dumpexit
  2. __exit_funcs: 0x6c74a0
  3. register do_dirty_work 0x40115a
  4. register bye 0x40116a
  5. register times 0x40117a
  6. total 4 record
  7. cxa_exit function: 0x24a492d7cf90f3f0, arg: (nil), dso: (nil)
  8. cxa_exit function: 0x24a492d76ac4f3f0, arg: (nil), dso: (nil)
  9. cxa_exit function: 0x24a492d76aa4f3f0, arg: (nil), dso: (nil)
  10. cxa_exit function: 0x24a492d76a84f3f0, arg: (nil), dso: (nil)
  11. main is done!
  12. times 32
  13. bye, forks~
  14. doing dirty works!

看起来有 4 个处理器，然而它们的地址却都一样，和我准备的那三个函数地址完全不同。

不清楚是否因为 glibc 版本变迁，导致 __exit_funcs 的内部结构发生了变化，还是什么其它原因导致成员对齐出了问题，最终没有打印出来预期的结果，有了解的同学不吝赐教。

后记

code browser 已经足够强大，美中不足的是缺少书签功能，在追踪调用栈时回退不是特别方便。

好在 Bing 同学已经贴心的为我们提供了相关的插件：https://github.com/caibingcheng/codebrowser-bookmark

安装之后浏览本文用的到几个关键函数效果如下：

直接点击书签就可以跳转到历史位置了，比之前多次回退方便多了。

实际操作起来非常简单，以我古老的 firefox 为例：

  • 安装油猴脚本管理器：https://addons.mozilla.org/zh-CN/firefox/addon/tampermonkey/，这一步基本是安装了一个浏览器 add-on
  • 导入书签插件：https://greasyfork.org/zh-CN/import，这一步需要填入 Bing 同学提供的脚本地址 (https://raw.githubusercontent.com/caibingcheng/codebrowser-bookmark/master/index.js)，然后点击导入：

在新页面中安装导入的插件：

从弹出的窗口中选择直接安装：

这里会提示安装油猴脚本管理器，如果已经安装可以忽略提示：

点击安装后就可以看到脚本版本了：

回到 code browser，刷新下页面就可以看到书签小窗口啦~

需要注意的是，书签是本地存储的，在一台设备上创建的书签，不会自动同步到另一台设备哦。

参考

[1]. code browser

[2]. glibc-exit源码阅读

[3]. codebrowser书签插件

 

原文链接：https://www.cnblogs.com/goodcitizen/p/how_exit_calls_atexit_functions.html

 友情链接：直通硅谷 　点职佳 　北美留学生论坛

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