linux下C++動(dòng)態(tài)鏈接C++庫(kù)示例詳解

一、介紹事實(shí)上，情況偶爾有些復(fù)雜，需要一些解釋。這正是寫(xiě)這篇miniHOWTO的緣由。理解這篇文檔的前提是對(duì)C/C++語(yǔ)言中dlopenAPI有基本的了解。/howtos/C++-dlopen-mini-HOWTO/二、問(wèn)題所在有時(shí)你想在運(yùn)行時(shí)加載一個(gè)庫(kù)(并使用其中的函數(shù))，這在你為你的程序?qū)懸恍┎寮蚰K架構(gòu)的時(shí)候經(jīng)常發(fā)生。在C語(yǔ)言中，加載一個(gè)庫(kù)輕而易舉(調(diào)用dlopen、dlsym和dlclose就夠了)，但對(duì)C++復(fù)雜。(譯者注：也有人把它翻譯為“名字毀壞”，我覺(jué)得還是不翻譯好)，另一部分是因?yàn)閐lopenAPI是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，因而沒(méi)有提供一個(gè)合適的方式來(lái)裝載類。我推薦您了解一下它，即使您對(duì)它不感興趣。因?yàn)檫@有助于您理解問(wèn)題是如何產(chǎn)生的，如何才能解決它們。1.NameMangling在每個(gè)C++程序(或庫(kù)、目標(biāo)文件)中，所有非靜態(tài)(non-static)函數(shù)在二進(jìn)制文件中都是以“符號(hào)(symbol)”形式出現(xiàn)的。是唯一的字符串，從而把各個(gè)函數(shù)在程序、庫(kù)、目標(biāo)文件中區(qū)分開(kāi)來(lái)。1/152/15這可能是因?yàn)閮蓚€(gè)非靜態(tài)函數(shù)的名字一定各不相同的緣故。而C++允許重載(不同的函數(shù)有相同的名字但不同的參數(shù))，并且有很多C所沒(méi)有的特性──比如類、成員函數(shù)、異常說(shuō)明──幾乎不可能直接用函數(shù)名為了解決這個(gè)問(wèn)題，C++采用了所謂的namemangling。它把函數(shù)名和一些信息(如參數(shù)數(shù)量和大小)雜糅在一起，改造成奇形怪狀，只有編譯器才懂的符號(hào)名。foo其中一個(gè)問(wèn)題是，C++標(biāo)準(zhǔn)(目前是[ISO14882])并沒(méi)有定義名字必須如何被mangle，所以每個(gè)編譯器都按自己的方式來(lái)進(jìn)行namemangling。有些編譯器甚至在不同版本間更換mangling算法(尤其是g++2.x和3.x)。但可能僅僅限于您手頭的這個(gè)編譯器而已，而無(wú)法在下一版編譯器下工作。使用dlopenAPI的另一個(gè)問(wèn)題是，它只支持加載函數(shù)。ternCC++有個(gè)特定的關(guān)鍵字用來(lái)聲明采用Cbinding的函數(shù)：externC。只有非成員函數(shù)才能被聲明為extern"C"，并且不能被重載。C，可以使用任何C++特性和各種類型的參數(shù)。3/152.加載函數(shù)在C++中，函數(shù)用dlsym加載，就像C中一樣。不過(guò)，該函數(shù)要用extern"C"限定符聲明代碼://----------//main.cpp://----------#include<iostream>#include<dlfcn.h>intmain(){usingstd::cout;usingstd::cerr;cout<<"C++dlopendemo\n\n";//openthelibrarycout<<"Openinghello.so...\n";void*handle=dlopen("./hello.so",RTLD_LAZY);if(!handle){cerr<<"Cannotopenlibrary:"<<dlerror()<<'\n';return1;}//loadthesymbolcout<<"Loadingsymbolhello...\n";typedefvoid(*hello_t)();//reseterrorsdlerror();4/15hello_thello=(hello_t)dlsym(handle,"hello");constchar*dlsym_error=dlerror();if(dlsym_error){cerr<<"Cannotloadsymbol'hello':"<<dlsym_error<<'\n';dlclose(handle);return1;}//useittodothecalculationcout<<"Callinghello...\n";ello//closethelibrarycout<<"Closinglibrary...\n";dlclose(handle);}//----------//hello.cpp://----------#include<iostream>extern"C"voidhello(){std::cout<<"hello"<<'\n';}externC號(hào)名。ernC上面示例中使用的那種內(nèi)聯(lián)(inline)形式extern"C"，5/15第一種內(nèi)聯(lián)形式聲明包含兩層意義：外部鏈接(externlinkage)和C語(yǔ)言鏈接(languageinkage而第二種僅影響語(yǔ)言鏈接。代碼:extern"C"intfoo;extern"C"voidbar();和代碼:extern"C"{externintfoo;externvoidbar();}代碼:extern"C"intfoo;和代碼:extern"C"{tfoo}是不同的物事(譯者注：簡(jiǎn)言之，前者是個(gè)聲明;而后者不僅是聲明，也可以是定義)。進(jìn)一步的解釋請(qǐng)參考[ISO14882],7.5,特別注意第7段;或者參考[STR2000]，9.2.4。在用extern的變量尋幽訪勝之前，請(qǐng)細(xì)讀“其他”一節(jié)中羅列的文檔。3.加載類加載類有點(diǎn)困難，因?yàn)槲覀冃枰惖囊粋€(gè)實(shí)例，而不僅僅是一個(gè)函數(shù)指針。我們無(wú)法通過(guò)new來(lái)創(chuàng)建類的實(shí)例，因?yàn)轭惒皇窃诳蓤?zhí)行文件中定義的，況且(有時(shí)候)6/15我們連它的名字都不知道。我們?cè)诳蓤?zhí)行文件中定義一個(gè)帶虛成員函數(shù)的接口基類，而在模塊中定義派生實(shí)現(xiàn)類。通常來(lái)說(shuō)，接口類是抽象的(如果一個(gè)類含有虛函數(shù)，那它就是抽象的)。這意味著必須提供一個(gè)清晰定義的接口──我們將定義一個(gè)接口類和派生實(shí)現(xiàn)類。中，我們會(huì)定義兩個(gè)附加的helper函數(shù)，就是眾所周知的“類工廠函數(shù)(classfactoryfunctions)(譯者注：或稱對(duì)象工廠函數(shù))”。其中一個(gè)函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)類實(shí)例，并返回其指針;另一個(gè)函數(shù)則用以銷毀該指針。這兩個(gè)函數(shù)都以extern"C"來(lái)限定修飾。然后我們就可以隨心所欲地創(chuàng)建和銷毀實(shí)例了。我們用一個(gè)一般性的多邊形類作為接口，而繼承它的三角形類(譯者注：正三角形類)作代碼://----------//main.cpp://----------#include"polygon.hpp"#include<iostream>#include<dlfcn.h>intmain(){usingstd::cout;usingstd::cerr;//loadthetrianglelibraryvoid*triangle=dlopen("./triangle.so",RTLD_LAZY);if(!triangle){cerr<<"Cannotloadlibrary:"<<dlerror()<<'\n';return1;}//reseterrorsdlerror();//loadthesymbolscreate_t*create_triangle=(create_t*)dlsym(triangle,"create");constchar*dlsym_error=dlerror();if(dlsym_error){cerr<<"Cannotloadsymbolcreate:"<<dlsym_error<<'\n';return1;}destroy_t*destroy_triangle=(destroy_t*)dlsym(triangle,"destroy");dlsym_error=dlerror();if(dlsym_error){cerr<<"Cannotloadsymboldestroy:"<<dlsym_error<<'\n';return1;}//createaninstanceoftheclasspolygon*poly=create_triangle();7/15//usetheclasspoly->set_side_length(7);cout<<"Theareais:"<<poly->area()<<'\n';//destroytheclassdestroy_triangle(poly);//unloadthetrianglelibrarydlclose(triangle);}主程序的編譯與運(yùn)行:$g++-Wall-g-rdynamic-ldlmain.cpp-ocompile_c++LIBc++$./compile_c++LIBc++Theareais:42.4352//----------//polygon.hpp://----------#ifndefPOLYGON_HPP#definePOLYGON_HPPclasspolygon{protected:doubleside_length_;ublicpolygon():side_length_(0){}8/159/15virtual~polygon(){}voidset_side_length(doubleside_length){side_length_=side_length;}virtualdoublearea()const=0;//thetypesoftheclassfactoriestypedefpolygon*create_t();typedefvoiddestroy_t(polygon*);#endif//----------//triangle.cpp://----------#include"polygon.hpp"#include<cmath>classtriangle:publicpolygon{ublicvirtualdoublearea()const{returnside_length_*side_length_*sqrt(3)/2;}/15//theclassfactoriesextern"C"polygon*create(){returnnewtriangle;}extern"C"voiddestroy(polygon*p){deletep;}動(dòng)態(tài)庫(kù)的編譯:$g++-Wall-g-fPIC-otriangle.so-sharedtriangle.cpp值得注意的地方：◆你必須(譯者注：在模塊或者說(shuō)共享庫(kù)中)同時(shí)提供一個(gè)創(chuàng)造函數(shù)和一個(gè)銷毀函數(shù)，且不能在執(zhí)行文件內(nèi)部使用delete來(lái)銷毀實(shí)例，只能把實(shí)例指針傳遞給模塊的銷毀函數(shù)處這容易導(dǎo)致new-delete的不匹配調(diào)用，造成莫名其妙的內(nèi)存泄漏和段錯(cuò)誤。這在用不同的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)鏈接模塊和可執(zhí)行文件時(shí)也一樣。◆接口類的析構(gòu)函數(shù)在任何情況下都必須是虛函數(shù)(virtual)。因?yàn)榧词钩鲥e(cuò)的可能極小，近乎杞人憂天了，但仍舊不值得去冒險(xiǎn)，反正額外的開(kāi)銷微不如果基類不需要析構(gòu)函數(shù)，定義一個(gè)空的(但必須虛的)析構(gòu)函數(shù)吧，否則你遲早要遇到我向您保證。你可以在comp.lang.c++FAQ(/c++-faq-lite/)的于該問(wèn)題的信息。/*!*******************************************************************************\File*arith.h******************************************************************************#ifndef__ARITH_H__#define__ARITH_H__classArithmetic{protected:intm_iVarA;intm_iVarB;ublicvoidset_member_var(inta,intb){m_iVarA=a;m_iVarB=b;}ublicvirtualintadd()const=0;//intadd();intsub();intmul();intdiv);intmod();publicArithmetic():m_iVarA(0),m_iVarB(0){}virtual~Arithmetic(){}typedefArithmetic*create_t();typedefvoiddestroy_t(Arithmetic*);#endif/*!*******************************************************************************\File*arith.cpp******************************************************************************#include"arith.h"classarith:publicArithmetic{ublicvirtualintadd()const{return(m_iVarA+m_iVarB);}//theclassfactoriesextern"C"Arithmetic*create(inta,intb){returnnewarith;}extern"C"voiddestroy(Arithmetic*p){deletep;}編譯動(dòng)態(tài)庫(kù):$g++-Wall-g-fPIC-oarith.so-sharedarith.cpp主程序:/*!*******************************************************************************\File*main.cpp*\Brief/15*C++sourcecode*\Author*Hank******************************************************************************#include<iostream>#include<dlfcn.h>#include"arith.h"usingnamespacestd;intmain(intargc,char*argv[]){inta=4,b=3;intret=0;void*p_Handler=dlopen("./arith.so",RTLD_LAZY);if(!p_Handl