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C++動態(tài)加載so/dll庫的實現(xiàn)

更新時間：2023年07月23日 09:28:50 作者：QX0

本文主要介紹了C++動態(tài)加載so/dll庫的實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

在編譯時把庫連接到程序：這種方式是在編譯的時候，就確定了要鏈接的庫文件，然后通過編譯參數(shù)在鏈接時直接把動態(tài)庫的地址空間等等信息連接到程序中。程序在運行時，可以直接根據(jù)路徑去尋找動態(tài)庫，然后加載到程序中，然后運行，這種方式在日常開發(fā)中用的比較多。
在程序運行時動態(tài)加載庫：這種方式是在程序運行時，通過調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)，把動態(tài)庫加載到程序中，然后執(zhí)行動態(tài)庫中的代碼。這種方式和編譯時鏈接的優(yōu)勢是可以在程序運行的過程中動態(tài)加載和卸載庫?？梢栽诓恍薷脑闯绦虻那疤嵯拢褂眯碌膸?。這種方式，比較常見的應(yīng)用是程序的插件系統(tǒng)。

動態(tài)加載庫

不廢話了，直接開始上代碼

在程序運行的過程中動態(tài)加載庫，需要依賴操作系統(tǒng)，所以在不同的系統(tǒng)上有不同的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)。

在linux 上需要用到 dlopen 函數(shù)加載庫，dlclose 函數(shù)釋放庫，dlsym 函數(shù) 查找?guī)旌瘮?shù)

需要的頭文件 #include <dlfcn.h>

在windows 上需要 LoadLibrary 宏加載庫，F(xiàn)reeLibrary 宏釋放庫，GetProcAddress 函數(shù)查找?guī)旌瘮?shù)

需要的頭文件 #include <windows.h>

基類功能

在C++中可以通過定義一個抽象類來作為所有庫的基類，所有的庫文件都實現(xiàn)這個基類，然后重寫基類的純虛函數(shù)。可以在加載到所有庫后，都可以把庫里的類作為抽象類的派生類。

先定義一個基類 base.h

#ifndef DLOAD_BASE_H
#define DLOAD_BASE_H
/**
?* 必須實現(xiàn) moduleName_create 函數(shù),來初始化對象
?* extern "C" Base *module1_create() {
?* ? ? return new Module;
?* }
?*
?* //必須實現(xiàn) moduleName_destroy 函數(shù),來回收對象
?* extern "C" void module1_destroy(Base *obj) {
?* ? ? delete obj;
?* }
?*/
class Base {
?public:
? virtual std::string readLine(const std::string &) = 0;
? virtual ~Base() = default;
};
#endif //DLOAD_BASE_H

這個基類的功能很簡單，只有一個純虛函數(shù)readLine 這個函數(shù)會傳入一個字符串，然后返回一個字符串

注釋中的哪兩個函數(shù)，后面會有詳細(xì)的介紹

實現(xiàn)一個模塊

可以把一個庫看做是一個模塊，現(xiàn)在實現(xiàn)一個模塊

//簡單的模塊 例子
//轉(zhuǎn)大寫
#include <algorithm>
#include <string>
#include "../base.h"
class Module1 : public Base {
? std::string readLine(const std::string &str) override {
? ? ? std::string str2(str);
? ? ? std::transform(str.begin(), str.end(), str2.begin(), ::toupper);
? ? ? return str2;
? }
};
//必須實現(xiàn) moduleName_create 函數(shù),來初始化對象
extern "C" Base *module1_create() {
? ? return new Module1;
}
//必須實現(xiàn) moduleName_destroy 函數(shù),來回收對象
extern "C" void module1_destroy(Base *obj) {
? ? delete obj;
}

這個功能非常簡單，把傳入的字符串轉(zhuǎn)成大寫，然后返回

為什么需要 Base *module1_create() 和 void module1_destroy(Base *obj) 這兩個函數(shù)

因為在把庫加載完成后，需要使用庫里的函數(shù)，但是不能直接查找C++的類，然后再初始化對象，只能在庫里完成C++對象的初始化，然后返回對象的指針。
所以需要在庫里有對應(yīng)的函數(shù)來初始化對象和回收對象，所以就有了這兩個函數(shù)。

為什么要 extern "C"

因為C++有函數(shù)重載的功能，所以編譯器在編譯代碼的時候，會對函數(shù)重命名。但是對函數(shù)重命名的規(guī)則，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同編譯器有不同的規(guī)則。像 module1_create 這個函數(shù)可能就被重命名成 _Z14module1_create這樣的字符串。這樣后面使用 dlsym 或者 GetProcAddress 函數(shù)查找?guī)炖锏暮瘮?shù)時，就沒法找到對應(yīng)的函數(shù)了。所以使用extern "C" 讓編譯器使用C的規(guī)則來編譯這段函數(shù)

至于這兩個函數(shù)的名字 module1_create 和 module1_destroy 沒有強制的要求，但是要有一定的規(guī)范。否則在加載到庫后，沒法根據(jù)函數(shù)名查找到對應(yīng)的函數(shù)。這里用到的規(guī)則是模塊名_create 和模塊名_destroy

加載庫

下面開始加載庫，因為在同的系統(tǒng)下，加載庫調(diào)用的函數(shù)不同，所以使用宏來完成不用系統(tǒng)下的條件編譯，最終完成加載庫

//聲明創(chuàng)建對象的函數(shù)
typedef Base *(*create)();
//聲明回收對象的函數(shù)
typedef void (*destroy)(Base *);
//調(diào)用系統(tǒng)函數(shù),加載動態(tài)庫
#ifdef _WIN32
HINSTANCE loadLib(Base **base, const char *path, const char *funName) {
? ? auto handle = LoadLibrary(path);
? ? if (!handle) {
? ? ? ? return nullptr;
? ? }
? ? auto cr = (create) GetProcAddress(handle, funName);
? ? if (cr) {
? ? ? ? *base = cr();
? ? }
? ? return handle;
}
//調(diào)用系統(tǒng)函數(shù),卸載動態(tài)庫
void freeLib(HINSTANCE handle, Base *obj, const char *funName) {
? ? auto free = (destroy) GetProcAddress(handle, funName);
? ? if (free) {
? ? ? ? free(obj);
? ? }
? ? FreeLibrary(handle);
}
#else
void *loadLib(Base **base, const char *path, const char *funName) {
? ? auto handle = dlopen(path, RTLD_LAZY);
? ? if (!handle) {
? ? ? ? return nullptr;
? ? }
? ? auto cr = (create) dlsym(handle, funName);
? ? if (cr) {
? ? ? ? *base = cr();
? ? }
? ? return handle;
}
//調(diào)用系統(tǒng)函數(shù),卸載動態(tài)庫
void freeLib(void *handle, Base *obj, const char *funName) {
? ? auto free = (destroy) dlsym(handle, funName);
? ? if (free) {
? ? ? ? free(obj);
? ? }
? ? dlclose(handle);
}
#endif

在代碼最開始的位置，通過 typedef 聲明了兩個函數(shù)的指針，在查找到函數(shù)后，把函數(shù)強轉(zhuǎn)成對應(yīng)的類型，才能在后面使用

使用庫

int main() {
? ? std::string libPath;
#ifdef _WIN32
? ? libPath = std::string("./module/libmodule1" + ".dll");
#else
? ? libPath = std::string("./module/libmodule1" + ".so");
#endif
? ? Base *module = nullptr;
? ? auto handle = loadLib(&module, libPath.c_str(), std::string("module1_create").c_str());
? ? if (!module) {
? ? ? ? std::cout << "load lib module1" << " fail" << std::endl;
? ? ? ? return 1;
? ? }
? ? std::cout << module->readLine("abc") << std::endl;
? ? return 0;
}

現(xiàn)在基本就完成了一個動態(tài)庫的動態(tài)加載過程。如果想要拓展，只要再按照這個規(guī)則，寫一個新的模塊然后加載上來就可以了。
最后放一個相對完整的動態(tài)加載的demo，github

到此這篇關(guān)于C++動態(tài)加載so/dll庫的實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++動態(tài)加載so/dll庫內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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