8.12 — 终止（提前退出程序）

我们将在此章中介绍的最后一类流程控制语句是停止。停止是一种终止程序的流程控制语句。在 C++ 中，停止被实现为函数（而不是关键字），因此我们的停止语句将是函数调用。

让我们简要地绕个弯，回顾一下程序正常退出时会发生什么。当 main() 函数返回时（通过到达函数末尾，或通过 return 语句），会发生许多不同的事情。

首先，因为我们正在离开函数，所有局部变量和函数参数都被销毁（一如既往）。

接下来，会调用一个名为 std::exit() 的特殊函数，并将 main() 的返回值（状态码）作为参数传递。那么 std::exit() 是什么呢？

std::exit() 函数

std::exit() 是一个导致程序正常终止的函数。正常终止意味着程序以预期的方式退出。请注意，术语 正常终止 并不表示程序是否成功（这是 状态码 的作用）。例如，假设您正在编写一个程序，您期望用户输入一个文件名进行处理。如果用户输入了无效的文件名，您的程序可能会返回一个非零的 状态码 来指示失败状态，但它仍然是 正常终止。

std::exit() 执行许多清理功能。首先，具有静态存储持续时间的对象被销毁。然后，如果使用了任何文件，还会进行一些其他的杂项文件清理。最后，控制权返回给操作系统，传递给 std::exit() 的参数用作 状态码。

显式调用 std::exit()

尽管 std::exit() 在函数 main() 返回后被隐式调用，但 std::exit() 也可以被显式调用以在程序正常终止之前停止程序。以这种方式调用 std::exit() 时，您需要包含 cstdlib 头文件。

这是一个显式使用 std::exit() 的示例

#include <cstdlib> // for std::exit()
#include <iostream>

void cleanup()
{
    // code here to do any kind of cleanup required
    std::cout << "cleanup!\n";
}

int main()
{
    std::cout << 1 << '\n';
    cleanup();

    std::exit(0); // terminate and return status code 0 to operating system

    // The following statements never execute
    std::cout << 2 << '\n';

    return 0;
}

这个程序打印

1
cleanup!

请注意，调用 std::exit() 之后的语句永远不会执行，因为程序已经终止。

尽管在上面的程序中我们从函数 main() 调用 std::exit()，但 std::exit() 可以从任何函数调用以在该点终止程序。

std::exit() 不清理局部变量

关于显式调用 std::exit() 的一个重要注意事项：std::exit() 不会清理任何局部变量（无论是在当前函数中，还是在调用堆栈上的函数中）。这意味着如果您的程序依赖于任何局部变量自行清理，调用 std::exit() 可能会很危险。

std::atexit

因为 std::exit() 会立即终止程序，您可能希望在终止之前手动进行一些清理工作。在这种情况下，清理意味着关闭数据库或网络连接、释放已分配的任何内存、将信息写入日志文件等……

在上面的示例中，我们调用了 cleanup() 函数来处理我们的清理任务。然而，记住在每次调用 exit() 之前手动调用清理函数会增加程序员的负担，并且是错误的根源。

为了解决这个问题，C++ 提供了 std::atexit() 函数，它允许您指定一个函数，该函数将在通过 std::exit() 终止程序时自动调用。

这是一个例子

#include <cstdlib> // for std::exit()
#include <iostream>

void cleanup()
{
    // code here to do any kind of cleanup required
    std::cout << "cleanup!\n";
}

int main()
{
    // register cleanup() to be called automatically when std::exit() is called
    std::atexit(cleanup); // note: we use cleanup rather than cleanup() since we're not making a function call to cleanup() right now

    std::cout << 1 << '\n';

    std::exit(0); // terminate and return status code 0 to operating system

    // The following statements never execute
    std::cout << 2 << '\n';

    return 0;
}

此程序与之前的示例具有相同的输出

1
cleanup!

请注意，当我们将 cleanup() 函数作为参数传递时，我们使用 cleanup（函数名），而不是 cleanup()（这实际上会调用函数）。

std::atexit() 的好处是，我们只需调用一次（可能在 main() 函数内部）。由于 std::atexit() 将在退出时自动调用，因此我们不必记住在调用 std::exit() 之前调用任何东西。

关于 std::atexit() 和清理函数有几点注意事项：首先，因为当 main() 终止时 std::exit() 会被隐式调用，所以如果程序以这种方式退出，这将调用任何通过 std::atexit() 注册的函数。其次，被注册的函数必须不带参数且没有返回值。最后，如果您愿意，可以使用 std::atexit() 注册多个清理函数，它们将以注册的相反顺序调用（最后注册的将首先调用）。

std::abort 和 std::terminate

C++ 包含另外两个与停止相关的函数。

std::abort() 函数导致程序异常终止。异常终止意味着程序发生了某种不寻常的运行时错误，程序无法继续运行。例如，尝试除以 0 将导致异常终止。 std::abort() 不进行任何清理。

#include <cstdlib> // for std::abort()
#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << 1 << '\n';
    std::abort();

    // The following statements never execute
    std::cout << 2 << '\n';

    return 0;
}

我们将在未来的课程 9.6 -- Assert 和 static_assert 中看到 std::abort 被隐式调用的情况。

std::terminate() 函数通常与 异常 结合使用（我们将在后面的章节中介绍异常）。尽管 std::terminate 可以显式调用，但它更常在异常未处理时（以及其他一些与异常相关的情况）隐式调用。默认情况下，std::terminate() 调用 std::abort()。

何时应该使用停止？

简短的答案是“几乎从不”。销毁局部对象是 C++ 的一个重要组成部分（特别是当我们接触到类时），并且上述所有函数都不会清理局部变量。异常是处理错误情况更好、更安全的机制。