GCC 扩展 —— Constructor（构造函数）

GCC 对 C 语言做了很多扩展，使得 C 语言的表现力得到了很大的增强。

本文主要介绍一下 Constructor 扩展，这个扩展的 C++ 的构造函数很像，它会在 main 函数之前，由程序加载器自动调用，与之相对的是 Destructor（析构函数），它会在 main 函数执行结束或者 exit（退出）的时候自动调用，由于两个扩展是一对，Destructor 这里就不介绍了。ANSI C 标准还引入了 atexit 函数，这个是在进程结束的时候自动调用。和 Destructor 也比较相似。

Constructor 扩展的用法如下：

void func() __attribute__((constructor));

有如下规则：

  • 构造函数先于 main 函数执行。

  • 对齐在同一个文件中的不同的构造函数，则先出现的函数后执行。

  • 对于在不同文件中的构造函数，编译命令中后出现的 .c 文件的构造函数先执行。

利用 Constructor，我们可以定义一些宏来实现模块的自动注册机制。即：我们可以使用宏来自动构造注册函数，然后把注册函数赋予 constructor attribute ，这样我们在添加新的模块的时候就不需要显式的调用注册函数了，只需要在模块文件内加上一个宏调用即可。例子如下：

#define INITIALIZER(f) \
    static void f(void) __attribute__((constructor)); \
    static void f(void)


#define FAP_REGISTER(name)                             \
    INITIALIZER(fap_register_ ## name) {                  \
        fileaccess_register_entry(&fa_protocol_ ## name);    \
    }

我们只需要在模块内调用宏 FAP_REGISTER(fs); 即可。这样做的好处是添加新的模块更加方便了，代码维护也更简单。

那么问题来了，假如我们现在有这样一套注册机制的模块，我们把它编译成 .a 库集成到现在的应用方案中，应用没有在任何地方调用我们的注册函数，编译出来的结果能正确自动调用注册函数吗？答案是可能会出问题，定义 constructor attribute 的函数会放在 elf 文件的 constructor 区域。而在链接的时候由于我们的注册函数没被调用，所以编译器很可能做优化，不去链接我们的注册函数，这样 elf 文件的 constructor 区域就没有我们的注册函数，那么自然的，注册函数就不会自动的调用了。

解决办法就是在链接的时候强制把 .a 里所有的函数都链接到可执行文件中。我们可以使用 -wl,--whole-archive 和 -wl,--no-whole-archive 这两个链接命令来做这件事情。

  • –whole-archive：可以把在其后面出现的静态库包含的函数和变量输出到结果中。

  • –no-whole-archive：则关掉这个特性。

如果你不想把 –whole-archive 后边所有 .a 库的函数和变量都链接到输出结果的时候就需要用 –no-whole-archive 了。

需要注意的是：--whole-archive 和 --no-whole-archive 是 ld 专有的命令行参数，GCC 并不认识，要通 GCC 传递到 ld，需要在他们前面加 -wl，例子如下:

gcc main.o -lb.a -wl,--whole-archive -lmode_fs.a -wl,--no-whole-archive -lc.a -lz.a -o main