[C++] 退出清理函数解读（exit、_exit、abort、atexit）

说明：在C++中，exit、_exit（或_Exit）、abort和atexit是用于控制程序退出和清理的标准库函数。下面是对这些函数的详细解读：

exit

• 函数原型：void exit(int status);
• 作用：exit函数用于正常退出程序。它会传递给操作系统一个退出状态码，通常用于指示程序成功完成（返回0）或发生错误（返回非0值）。
• 清理操作：exit会调用所有注册的atexit回调函数，这些函数按照注册的逆序执行，用于进行资源清理和释放。
• 线程效应：调用exit会导致程序立即终止，所有线程都会被立即停止。

_exit 或 _Exit

• 函数原型：void _exit(int status);
• 作用：_exit（或_Exit，具体名称取决于平台）用于立即退出程序，与exit不同，它不会执行任何清理操作。
• 特点：这个函数不会调用atexit注册的回调函数，也不会调用对象的析构函数，因此用于需要立即终止程序的情况。
• 线程效应：与exit相同，_exit会导致所有线程立即停止。

abort

• 函数原型：void abort(void);
• 作用：abort函数用于异常退出程序，通常在捕获到严重错误时使用。它会导致程序立即终止，并且不会执行任何清理操作。
• 信号：abort会向操作系统发送SIGABRT信号，这可能导致操作系统生成核心转储（core dump），以供后续分析。
• 线程效应：abort会终止整个程序，包括所有线程。

atexit

• 函数原型：int atexit(void (*func)(void));
• 作用：atexit用于注册一个函数，该函数将在程序调用exit退出时被调用。这些函数按照注册的逆序执行。
• 返回值：如果注册成功，返回0；如果注册失败（例如，因为达到注册函数的数量限制），返回非0值。
• 限制：C++标准没有规定atexit可以注册的最大函数数量，但编译器通常会有一个限制。

按照常规的了解，程序结束已经有return操作可以控制，那么为什么还要引入退出相关函数呢？我们来继续看👇。

1 为什么引入退出相关函数

C++中引入exit、_exit（或_Exit）、abort和atexit这些函数是为了提供灵活的程序退出机制，以满足不同的程序终止需求。除了退出控制状态，还有其他引入的原因：

• 资源清理：exit在程序退出前会调用所有通过atexit注册的回调函数，这允许开发者执行必要的清理工作，如关闭文件、释放资源等，确保程序优雅地结束。

• 立即终止程序：_exit或_Exit用于立即终止程序，不进行任何清理工作。这在需要快速退出程序，且不需要进行资源清理时非常有用。

• 异常退出：abort用于异常退出程序，通常在捕获到严重错误且无法恢复时使用。abort会导致程序立即终止，并且通常会生成核心转储（core dump），供开发者分析程序崩溃的原因。

• 注册退出回调：atexit允许开发者注册一个或多个回调函数，这些函数将在程序正常退出时被调用，从而执行必要的清理工作。

• 兼容性：exit和atexit是从C语言继承而来的，它们在C++中得以保留，以确保与C代码的兼容性。

• 处理未捕获的异常：当程序中发生未捕获的异常时，C++的异常处理机制会调用std::terminate，该函数默认行为是调用abort，但可以通过set_terminate函数自定义退出行为。

• 多线程环境下的退出：在多线程程序中，可能需要在某个线程捕获异常后立即安全地退出整个程序，abort可以满足这一需求。

通过提供这些不同的退出函数，C++允许开发者根据程序的特定需求和上下文选择最合适的退出策略。

2 退出相关函数使用详解

以下是atexit、exit、_exit和abort 这四个函数在不同场景下的示例代码。

2.1 atexit的使用示例

atexit的使用示例，代码实现如下：

#include <cstdlib>
#include <iostream>void cleanupResources() {std::cout << "Cleaning up resources in atexit function." << std::endl;
}void closeFiles() {std::cout << "Closing files in atexit function." << std::endl;
}int main() {// 注册退出时的回调函数std::atexit(closeFiles);std::atexit(cleanupResources);std::cout << "Program is running." << std::endl;// 执行一些操作...// 当程序退出时，closeFiles 和 cleanupResources 将被调用return 0; // 正常退出程序
}

2.2 exit的使用示例

exit的使用示例，代码实现如下：

#include <cstdlib>
#include <iostream>void cleanup() {std::cout << "Cleaning up resources." << std::endl;
}int main() {std::atexit(cleanup); // 注册退出时的回调函数std::cout << "Program is running." << std::endl;// 执行一些操作...std::exit(EXIT_SUCCESS); // 正常退出程序return 0; // 这行代码不会被执行
}

2.3 _exit的使用示例

_exit的使用示例，代码实现如下：

#include <cstdlib>
#include <iostream>int main() {std::cout << "Program is running." << std::endl;// 执行一些操作..._exit(EXIT_SUCCESS); // 立即退出程序，不执行任何清理// 以下代码不会被执行std::cout << "This will not be printed." << std::endl;return 0;
}

注意：此时即便是有atexit的注册函数，也不会执行。

2.4 abort的使用示例

abort的使用示例，代码实现如下：

#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <stdexcept>int main() {try {// 模拟一个错误条件bool errorCondition = true;if (errorCondition) {throw std::runtime_error("A serious error occurred!");}} catch (const std::runtime_error& e) {std::cerr << "Caught an exception: " << e.what() << std::endl;std::abort(); // 异常退出，会生成核心转储}return 0; // 这行代码不会被执行
}

在这些示例中，exit和atexit通常用于正常的程序退出流程，其中exit是显式退出程序，而atexit用于注册退出时需要调用的回调函数。_exit用于立即退出程序，不执行任何清理操作，通常用于紧急情况。abort用于异常退出，通常在捕获到不可恢复的错误时使用，它可能会导致操作系统生成核心转储文件。