在 main 之前进行重要初始化的最优雅的方法是什么？

Question

我不太喜欢 C 设计模式，所以我的疑问可能很简单（尽管有点具体）。 这个问题的实际应用比较难解释，所以让我简化一下。

假设我有一个数组，我想在其中存储素数。该数组包含的素数数量由 NUMBER_OF_PRIMES 定义，它是编译时定义的常量。

因此，我们有：

unsigned primes[NUMBER_OF_PRIMES];

如果大小是固定的，我可以像往常一样预先计算素数并初始化数组：

unsigned primes[NUMBER_OF_PRIMES] = { 2, 3, 5, 7, ... };

但是如果 NUMBER_OF_PRIMES 大于 200，那就相当难看了。想要某种方式在运行时运行函数，但在 main() 之前，会将这些素数放在那里。我当然可以这样做：

unsigned* primes = make_primes(NUMBER_OF_PRIMES);

它将分配必要的内存并在 main 之前运行。主要问题是：这个数组将位于头文件中，但它的值将包含隐藏在相应 .c 文件中的内容。我认为我可以做的是：

/* Header file */
unsigned primes[NUMBER_OF_PRIMES];

/* C file */
int nothing = initialize_primes(); /* This function would write the 
values to the array, using things that are not available in the
header (it is in the .c, so it can reference them), and return anything */

另一种方法显然是将 initialize_primes() 放在头文件中，并要求用户在主函数中调用它（如某些库的 init() 函数）。但是，我不想强​​制 main() 包含对此函数的调用。

我的问题是是否有任何优雅的方法可以被普遍接受/使用，或者如果这很荒谬，我应该要求 main() 调用 init() 函数以避免不必要的、晦涩的代码。

正如我所说，我不从事任何与素数相关的工作；这只是面临同样挑战的一个例子。

此致。

Answer 1

使用 init 函数是正确的方法。不要忘记添加一个 fini 函数，这样人们就可以根据需要释放内存（不知道你的库做了什么，它可能很重要，也可能不重要，但一般来说，能够释放内存是件好事释放所有内存 - 例如，当可加载模块使用库时，它通常不希望在卸载时泄漏内存）。

Answer 2

您可以做的一个技巧是：

// primes.c
static unsigned *p = NULL;

const unsigned *primes(void)
{
    if(p == NULL)
      {
        p = malloc((PRIMES_COUNT + 1) * sizeof *p);
        *p++ = 0; // if user accidentally frees p now, it will segfault
        // populate p
        atexit(primes_cleanup);
      }
    return p;
}

void primes_cleanup(void)
{
    if(p)
      {
        free(p - 1); // correct way to free the pointer
        p = NULL;    // now calling _cleanup twice is fine
      }
}

用户使用 primes()[N] 来获取所需的元素，并且保证它被初始化。即使您存储指针并稍后使用它，它也保证可以工作（除非有人放弃了 const 并在您不注意时更改了您的列表）。如果您仍然需要类似变量的语法，请使用以下命令：

// primes.h
const unsigned *primes(void);
void primes_cleanup(void);
#define PRIMES (primes())

对于最终用户，PRIMES 将看起来像任何其他变量。赢。

Answer 3

为什么需要它在 main 之前运行？我能想到的唯一原因是如果您不控制 main （即，您只是一个有人会调用的库）。

在这种情况下，坚持要求调用者调用您的初始化函数是完全可以的。 API 在他们的代码和您的代码之间形成了契约，如果他们违反了该契约，则不是您的责任。

如果您确实控制main，那么只需在开始时调用您自己的初始化函数即可。它不需要更早发生。

如果您决定采用静态数组路线，并且不想输入所有素数（正如您所说，它们不是素数，但我假设它们是可计算的），那么您可以编写一个单独的程序作为您的构建工具的一部分（不与您的程序一起部署）。

它可以根据该常量预先计算值，并使用该数组创建一个 C 文件，然后您可以编译并链接到该文件。这至少会消除输入它们的苦差事。

这也将计算成本从用户身上移开，从而加快启动速度（假设成本不小）。

Answer 4

可能有一些令人讨厌的方法可以做到这一点，但是我建议 A）提供一个根据需要调用的 init 函数，或者 B）如果它是静态数组大小，您可以离线编写一个程序来生成包含的数组。这样，如果您需要更改它，您可以稍后重新生成它。但 A) 是更容易接受的方法