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.init / .fini / .init_array / .fini_array —— 初始化与终止节 ​

C++ 全局对象的构造在 main 之前，析构在 main 之后——但 .text 里没有对应的 call 指令。这些"藏在背后的代码"是怎么被调用的？答案在 .init、.fini 和 init_array、.fini_array 里。它们是 ELF 定义的初始化/终止钩子机制：.init/.fini 是传统方式（放函数代码），init_array/fini_array 是函数指针数组（更现代、更灵活）。本篇讲透这四节的结构、调用时序、以及它们如何实现"全局对象先于 main 构造"。

更新时间：2026-08-06

一、术语前置 ​

术语含义
.init初始化代码节——存放 _init 函数，由动态链接器在 main 之前调用
.fini终止代码节——存放 _fini 函数，由 __cxa_finalize / atexit 机制在 main 之后调用
.init_array初始化函数指针数组——存放构造函数指针、全局对象初始化函数的地址
.fini_array终止函数指针数组——存放析构函数指针
.preinit_array最先执行的初始化数组——在 .init_array 之前，通常给 libc 内部的早期初始化用
.ctors / .dtors旧的构造/析构列表（GCC 遗留，现代用 .init_array）
__libc_csu_initglibc 的 C 启动函数，遍历 .init_array 并调用每个条目
_start → __libc_start_main → main标准启动链，.init_array 在这条链的 main 之前触发

二、调用时序全景图 ​

plantuml diagram

退出时的对称流程（__libc_csu_fini → .fini_array → .fini/_fini）原理相同，方向相反。

三、.init / .fini —— 传统方式 ​

.init 里放的是 _init 函数的机器码：

bash
$ readelf -S ./cpu_demo | grep '\.init'
  [10] .init    PROGBITS    0000000000401608  00001608
        0000001a        AX  0   0     4

用 objdump -d 能看到它做了什么：

asm
Disassembly of section .init:
  401608:  sub    $0x8,%rsp
  40160c:  call   401520 <__gmon_start__@plt>
  401611:  add    $0x8,%rsp
  401615:  ret

这是 GCC 自动生成的，主要作用是调 __gmon_start__（gprof 性能分析的初始化钩子）。

.fini 同理，放 _fini 函数，在程序退出前执行清理。

.init / .fini 只能放一个函数（各只有一段代码），灵活性有限。因此现代 GCC 主要用下面的 _array 系列。

四、.init_array / .fini_array —— 函数指针数组 ​

4.1 结构 ​

.init_array 不是一段代码，而是一个函数指针数组（void (*)(void) 的集合）。启动流程中，__libc_csu_init 逐项取出函数指针并 call。

bash
$ readelf -S ./cpu_demo | grep init_array
  [19] .init_array   INIT_ARRAY  0000000000607dc8  00007dc8
         00000008        WA  0   0     8
字段值含义
Size0x8（8 字节）一个函数指针（64 位）
FlagsWA可读可写
EntSize0数组类型无固定条目大小
bash
# 查看 .init_array 里的函数指针
$ objdump -s -j .init_array ./cpu_demo
Contents of section .init_array:
 607dc8 7a1b4000 00000000  ...   → 地址 0x401b7a（一个构造函数的入口）

可以用 addr2line -e ./cpu_demo 0x401b7a 反查是哪个函数。

4.2 什么代码会进 .init_array ​

场景生成的节
MyClass obj;（全局对象）.init_array + .fini_array
__attribute__((constructor)) void init() {}.init_array
__attribute__((destructor)) void fini() {}.fini_array
C++ 全局/静态对象构造函数.init_array
C++ 全局/静态对象析构函数（通过 atexit 注册）.fini_array
c
// 这段代码的 init_hook 会在 main 之前自动执行
__attribute__((constructor))
void init_hook(void) {
    printf("before main\n");
}

__attribute__((destructor))
void fini_hook(void) {
    printf("after main\n");
}

4.3 优先级控制 ​

GCC 允许给 constructor/destructor 指定优先级（数字越小越先执行）：

c
__attribute__((constructor(101))) void init_first()  {}  // 先
__attribute__((constructor(102))) void init_second() {}  // 后

编译器按优先级分组，同优先级按编译顺序。通过 readelf -x .init_array 可以看到指针在数组里的排列顺序。

五、.preinit_array —— 最早执行的初始化 ​

.preinit_array 在 .init_array 之前执行。它通常只有 libc 的内部代码用——比如初始化 locale、线程本地存储等。应用代码一般不进这个节。

bash
$ readelf -S ./cpu_demo | grep preinit
  [18] .preinit_array  PREINIT_ARRAY  0000000000607dc0  00007dc0
         00000008        WA  0   0     8

六、.ctors / .dtors —— 历史遗留 ​

GCC 早期版本用 .ctors 和 .dtors 代替 _array 系列。它们是用特殊头尾哨兵括起来的链表：

bash
.ctors 布局：
┌──────────────┐
│ 0xffffffff   │ ← 头部哨兵
├──────────────┤
│ func_ptr[0]  │ ← 构造函数指针（按优先级倒序）
├──────────────┤
│ func_ptr[1]  │
├──────────────┤
│ 0x00000000   │ ← 尾部哨兵
└──────────────┘

现代 GCC 默认用 .init_array（更简单、不需要遍历链表），.ctors / .dtors 仅在某些 -fno-use-init-array 场景或老旧代码里出现。

七、调用链完整时序 ​

bash
execve("app")
  → 内核加载 ELF → mmap LOAD 段
  → 加载 ld.so → ld.so 加载依赖 .so
  → ld.so 调各 .so 的 .init/.init_array
  → ld.so 跳到程序 Entry point (_start)
    → __libc_start_main
      → __libc_csu_init
        → ① .preinit_array[]    （libc 早期初始化）
        → ② _init()              （调 __gmon_start__ 等）
        → ③ .init_array[]        （全局对象构造、constructor 函数）
      → main()                   ★ 你的代码
      → exit()
        → .fini_array[]          （析构函数、destructor 函数）
        → _fini()                （清理）

八、实操速查 ​

bash
# 看初始化节
readelf -S ./app | grep -E 'init|fini|ctors|dtors'

# 看 .init_array 里的函数指针
objdump -s -j .init_array ./app

# 看 _init 的反汇编
objdump -d -j .init ./app

# 反查指针指向哪个函数
addr2line -e ./app 0x401b7a

# 查看 DT_INIT / DT_FINI 指向（.dynamic 中）
readelf -d ./app | grep -E 'INIT|FINI'

# 验证 constructor 优先级
g++ -o test test.cpp && readelf -x .init_array test

九、与相关文档的关系 ​

文档覆盖内容本文的关系
elf-format.md §四常见 Section 简要列表本文是初始化终止节的专题深入
plt-got.md.dynamic 中的 DT_INIT/DT_FINI 指向本文解释这两个 tag 指向的节里有什么
compile-link-load.md_start→main 启动链本文把这条链上 init/fini 环节的 ELF 结构讲透
c++-abi.mdC++ 全局对象构造/析构的 ABI本文从 ELF section 视角看"在哪存函数指针"

一句话总结：.init 和 .fini 是各一段函数代码（传统），.init_array 和 .fini_array 是函数指针数组（现代）。__libc_csu_init 在 main 前按 .preinit_array → _init → .init_array 的顺序逐个调用，实现了"全局对象先于 main 构造"的 C++ 语义。__attribute__((constructor/destructor)) 的背后就是把函数指针写入这两个数组。