6.5　快速退出：quick_exit与at_quick_exit

类别：所有人

在C++程序中，我们常常会看到一些有关“终止”的函数，如terminate、abort、exit等。这些函数容易让人产生疑惑，因为对于普通的程序来说，它们都只是终止程序的运行而已。不过实际上它们还是有很大的区别的。因为其对应的是“正常退出”和“异常退出”两种情况。

首先我们可以看看terminate函数，terminate函数实际上是C++语言中异常处理的一部分（包含在＜exception＞头文件里）。一般而言，没有被捕捉的异常就会导致terminate函数的调用。此外我们在第2章中提到过的noexcept关键字声明的函数，如果抛出了异常，也会调用terminate函数。其他还有很多的情况。但直观地讲，只要C++程序中出现了非程序员预期的行为，都有可能导致terminate的调用。而terminate函数在默认情况下，是去调用abort函数的。不过用户可以通过set_terminate函数来改变默认的行为。因此，可以认为在C++程序的层面，termiante就是“终止”。

相对于termiante，源自于C中（头文件＜cstdlib＞）的abort则更加低层。abort函数不会调用任何的析构函数（读者也许想到了，默认的terminate也是如此），默认情况下，它会向合乎POSIX标准的系统抛出一个信号（signal）：SIGABRT。如果程序员为信号设定一个信号处理程序的话（signal handler），那么操作系统将默认地释放进程所有的资源，从而终止程序。可以说，abort是系统在毫无办法下的下下策——终止进程。有时候这会带来一些问题。典型的，倘若被终止的应用程序进程与其他应用程序软件层有一些交互（比如一些硬件驱动程序，一些通过网络通信的程序等，假设这些程序设计得并不那么健壮），那么本进程的意外终止，都可能导致这些交互进程处于一些“中间状态”，进而出现一些问题。

相比而言，exit这样的属于“正常退出”范畴的程序终止，则不太可能有以上的问题。exit函数会正常调用自动变量的析构函数，并且还会调用atexit注册的函数。这跟main函数结束时的清理工作是一样的。我们可以看看代码清单6-28所示的例子。

代码清单6-28

include ＜cstdlib＞

include ＜iostream＞

using namespace std;

void openDevice(){cout＜＜"device is opened."＜＜endl;}

void resetDeviceStat(){cout＜＜"device stat is reset."＜＜endl;}

void closeDevice(){cout＜＜"device is closed."＜＜endl;}

int main(){

atexit(closeDevice);

atexit(resetDeviceStat);

openDevice();

exit(0);

}

编译选项:g++6-5-1.cpp

在代码清单6-28中，我们使用atexit注册了两个函数：resetDeviceStat和closeDevice。编译运行该例子后，程序的输出如下：

device is opened.

device stat is reset.

device is closed.

可以看到，在程序退出时（调用ANSI C定义的exit函数的时候），所有注册的函数都被调用，值得注意的是，注册的函数被调用的次序与其注册顺序相反，这多少跟析构函数的执行与其声明的顺序相反是一致的。exit和atexit函数同样来自于C，通过两者的配合，我们可以灵活地处理一些进程级的清理工作，这对一些静态、全局变量来说，是非常有用的。

不过有的时候，main或者使用exit函数调用结束程序的方式也不那么令人满意。有的时候，代码中会有很多的类，这些类在堆空间上分配了大量的零散的内存（直接从堆里分配，并没有优化的策略），而main或者exit函数调用会导致类的析构函数依次将这些零散的内存还给操作系统。这是一件费时的工作，而实际上，这些堆内存将在进程结束时由操作系统统一回收（事实上这相当快，操作系统除了释放一些进程相关的数据结构外，只是将一些物理内存标记为未使用就可以了）。如果这些堆内存对其他程序不产生任何影响，那么在程序结束时释放堆内存的析构过程往往是毫无意义的。因此，在这种情况下，我们常常需要能够更快地退出程序。

另外，在多线程情况下，我们要使用exit函数来退出程序的话，通常需要向线程发出一个信号，并等待线程结束后再执行析构函数、atexit注册的函数等。这从语法上讲非常正确，不过这样的退出方式有的时候并不能够像预期那样工作，比如说线程中的程序在等待I/O运行结束等。在一些更为复杂的情况下，可能还会遭遇到一些因为信号顺序而导致的死锁状况。一旦出现了这样的问题，程序往往就会被“卡死”而无法退出。

为此，在C++11中，标准引入了quick_exit函数，该函数并不执行析构函数而只是使程序终止。与abort不同的是，abort的结果通常是异常退出（可能系统还会进行coredump等以辅助程序员进行问题分析），而quick_exit与exit同属于正常退出。此外，使用at_quick_exit注册的函数也可以在quick_exit的时候被调用。这样一来，我们同样可以像exit一样做一些清理的工作（这与很多平台上使用_exit函数直接正常退出还是有不同的）。在C++11标准中，at_quick_exit和at_exit一样，标准要求编译器至少支持32个注册函数的调用。代码清单6-29所示是一个可能能够运行的例子。

代码清单6-29

include ＜cstdlib＞

include ＜iostream＞

using namespace std;

struct A{～A(){cout＜＜"Destruct A."＜＜endl;}};

void closeDevice(){cout＜＜"device is closed."＜＜endl;}

int main(){

A a;

at_quick_exit(closeDevice);

quick_exit(0);

}

这里我们定义了一个类型A的变量a，以及注册了一个quick_exit调用的函数closeDevice。如果示例正确的话，变量a的析构函数将不会被调用。