C/C++實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)動(dòng)態(tài)加載
在很多項(xiàng)目中，我們多少會(huì)用到第三方動(dòng)態(tài)庫(kù)，這些動(dòng)態(tài)庫(kù)一般都是相對(duì)固定，使用也很簡(jiǎn)單，在工程中包含其頭文件，并將動(dòng)態(tài)庫(kù)在編譯時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接進(jìn)去就能調(diào)用頭文件接口實(shí)現(xiàn)調(diào)用。
但也有不少這種情況，就是我們需要自己創(chuàng)建一個(gè)個(gè)功能模塊的動(dòng)態(tài)庫(kù)，然后給我們集成軟件來(lái)調(diào)用。由于項(xiàng)目是不斷迭代及增量開發(fā)，因此對(duì)于這些動(dòng)態(tài)庫(kù)的使用就會(huì)有按需加載、按時(shí)加載、按配置加載等設(shè)計(jì)，并需要滿足不斷增加功能支持。
一、動(dòng)態(tài)庫(kù)加載實(shí)現(xiàn)
在win下，其LoadLibrary、LoadLibrary、FreeLibrary等API實(shí)現(xiàn)庫(kù)加載、卸載的能力，而GetProcAddress等API提供從加載模塊中檢索指定的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(DLL)中的輸出庫(kù)函數(shù)地址，依據(jù)傳入模塊句柄、函數(shù)名稱相關(guān)參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)接口調(diào)用。
注：動(dòng)態(tài)庫(kù)本身必須使用關(guān)鍵字__declspec(dllexport)，暴露dll中的變量或方法，編譯dll文件的時(shí)候,在dll頭文件聲明的變量名稱前添加dllexport。表明把 dll中的相關(guān)代碼(類，函數(shù)，全局變量)暴露出來(lái)為以后其他應(yīng)用程序使用；對(duì)于調(diào)用庫(kù)文件的應(yīng)用程序，__declspec(dllexport)是不必要，與_declspec(dllexport)相呼應(yīng)的_declspec(dllimport)，意思是當(dāng)其他工程要使用dll 內(nèi)部代碼(類，函數(shù)，全局變量)時(shí)，就在dll頭文件中聲明的變量名稱前添加dllimport關(guān)鍵字，雖然不是必須，但加入了代碼會(huì)更明確，編譯器也可以生成更好的代碼；簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō)就是，動(dòng)態(tài)庫(kù)的cpp文件中加關(guān)鍵字__declspec(dllexport)，動(dòng)態(tài)庫(kù)的h文件中加關(guān)鍵字_declspec(dllimport)。
在linux下，類似的，其提供了dlopen、dlclose等API實(shí)現(xiàn)庫(kù)加載、卸載的能力，同等地，dlsym等API函數(shù)提供了從動(dòng)態(tài)加載鏈接庫(kù)中獲取函數(shù)地址的能力，依據(jù)傳入模塊句柄、函數(shù)名稱相關(guān)參數(shù)能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)接口調(diào)用。
一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)庫(kù)提供的接口服務(wù)有函數(shù)服務(wù)接口和類服務(wù)接口，對(duì)于前者，直接獲取函數(shù)地址就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)用，而對(duì)于類服務(wù)接口，則需要先獲取類實(shí)例地址，在取得實(shí)例地址后，就相當(dāng)于通常類使用那樣，然后通過(guò)實(shí)例句柄實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部的函數(shù)調(diào)用。
二、代碼工程設(shè)計(jì)
本文將將win、linux加載、卸載動(dòng)態(tài)庫(kù)，并從動(dòng)態(tài)庫(kù)鏈接模塊中獲取類實(shí)例或函數(shù)地址等封裝成統(tǒng)一的API接口，并集成在dllLoad.h/dllLoad.cpp中實(shí)現(xiàn)。構(gòu)建一個(gè)注冊(cè)類RegisterM，內(nèi)置一個(gè)map容器，用來(lái)裝載加載的動(dòng)態(tài)庫(kù)模塊，并統(tǒng)一提供模塊索引、及從模塊中實(shí)現(xiàn)類實(shí)例獲取、刪除、函數(shù)地址獲取等功能。
在動(dòng)態(tài)庫(kù)實(shí)現(xiàn)方面，提供一個(gè)虛擬元類MetaObject，然后在庫(kù)的cpp文件中建立子類繼承該類，實(shí)現(xiàn)其具體功能，并在cpp文件中直接提供函數(shù)API，這些API函數(shù)不在頭文件中聲明，需要extern關(guān)鍵字修飾。
dll_test
bin #程序輸出目錄及庫(kù)文件輸出父目錄
Debug #win debug 庫(kù)文件輸出目錄，編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
linux #Linux庫(kù)文件輸出目錄，編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
Release #win Release庫(kù)文件輸出目錄，編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
build_linux
lib #Linux庫(kù)文件編譯過(guò)程文件存儲(chǔ)目錄，編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
build_win
lib #win庫(kù)文件編譯過(guò)程文件存儲(chǔ)目錄，編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
lib
CMakeLists.txt #win庫(kù)文件cmake工程
metaObject.h #win庫(kù)文件,調(diào)用庫(kù)文件的應(yīng)用程序需要該頭文件
testlib.cpp #庫(kù)文件功能實(shí)現(xiàn)
src
dllload.h #動(dòng)態(tài)庫(kù)加載、卸載、獲取實(shí)例或函數(shù)地址的API集合
dllload.cpp
register.h #動(dòng)態(tài)庫(kù)注冊(cè)、管理、注銷及庫(kù)的類實(shí)例或函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)
register.cpp
test.cpp #應(yīng)用程序，庫(kù)文件使用測(cè)試代碼
CMakeLists.txtmetaObject.h
#ifndef METAOBJECT_H
#define METAOBJECT_H
class MetaObject
{
public:
MetaObject(){};
virtual ~MetaObject(){};
virtual int add(int a, int b) const = 0;
virtual void setVal(int _val) =0;
virtual int getVal() const = 0;
};
//
typedef MetaObject* create_t();
typedef void destroy_t(MetaObject*);
//typedef _declspec(dllimport) void destroy_t(MetaObject*); //window
#endif
testlib.cpp
#include "metaObject.h"
#include <iostream>
#include <string>
#ifdef WIN32
#ifdef __cplusplus
#define EXPORT_DLL extern "C" __declspec(dllexport)
#else
#define EXPORT_DLL __declspec(dllexport)
#endif
#else
#define EXPORT_DLL extern "C"
#endif
class MetaObject_child : public MetaObject {
public:
virtual int add(int a, int b) const
{
return a+b;
};
virtual void setVal(int _val){
val = _val;
};
virtual int getVal() const{
return val;
};
private:
int val;
};
// the class factories
EXPORT_DLL MetaObject* create() {
return new MetaObject_child();
}
EXPORT_DLL void destroy(MetaObject* p) {
delete p;
}
//the funs factories
EXPORT_DLL void testfunc01(int a)
{
std::cout << "a="<<a<<std::endl;
}
EXPORT_DLL int testfunc02(int b)
{
return b*b;
}
CMakeLists.txt，用于生成庫(kù)文件，作為subdir，被應(yīng)用程序CMakeLists.txt調(diào)用
#lib項(xiàng)目信息
project (testlib)
#
SET(source_h
${PROJECT_SOURCE_DIR}/metaObject.h
)
SET(source_cpp
${PROJECT_SOURCE_DIR}/testlib.cpp
)
#頭文件目錄
include_directories(${PROJECT_SOURCE_DIR})
#
if (${WIN_OS})
#將庫(kù)文件輸出到Debug或Release目錄下,文件目錄編譯時(shí)自動(dòng)創(chuàng)建
set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/../bin)
if (CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL "Debug")
add_library(testlibd SHARED ${source_h} ${source_cpp})
else(CMAKE_BUILD_TYPE)
add_library(testlib SHARED ${source_h} ${source_cpp})
endif (CMAKE_BUILD_TYPE)
else(${WIN_OS})
set(LIBRARY_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/../bin/linux)
# 指定生成目標(biāo)
add_library(testlib SHARED ${source_h} ${source_cpp})
endif(${WIN_OS})
dlload.h
#ifndef DLLOAD_H #define DLLOAD_H #if defined(WIN32) #include <windows.h> typedef HMODULE MODULE_HANDLE; #endif #if defined(__linux__) typedef void * MODULE_HANDLE; #endif MODULE_HANDLE gdl_Open(const char *plname); void gdl_Close(MODULE_HANDLE h); void *gdl_GetProc(MODULE_HANDLE h, const char *pfname); char* gdl_GetLastError(); #endif
dlload.cpp
#include "dlload.h"
#if defined(WIN32)
#include <windows.h>
#endif
#if defined(__linux__)
#include <dlfcn.h>
#endif
MODULE_HANDLE gdl_Open(const char *plname)
{
#if defined(WIN32)
return LoadLibraryA (plname);
#endif
#if defined(__linux__)
return dlopen( plname, RTLD_NOW|RTLD_GLOBAL);
#endif
};
void gdl_Close(MODULE_HANDLE h)
{
if(h)
{
#if defined(WIN32)
FreeLibrary(h);
#endif
#if defined(__linux__)
dlclose (h);
#endif
}
};
void *gdl_GetProc(MODULE_HANDLE h, const char *pfname)
{
if(h)
{
#if defined(WIN32)
return (void *)GetProcAddress(h, pfname);
#endif
#if defined(__linux__)
return dlsym(h,pfname);
#endif
}
return 0;
};
char* gdl_GetLastError()
{
#if defined(WIN32)
return (char*)::GetLastError();
#endif
#if defined(__linux__)
return dlerror();
#endif
}register.h
#ifndef REGISTER_H
#define REGISTER_H
#include <map>
#include "dlload.h"
#include "metaObject.h"
class RegisterM
{
public:
enum MethodType { Method, Constructor };//函數(shù)類型
enum Access { Private, Protected, Public };//訪問(wèn)方式
enum CallType {Asynchronous,Synchronous};//函數(shù)調(diào)用方式
enum SetType {SetVal,getVal};//屬性值設(shè)置
public:
RegisterM(){};
~RegisterM(){};
//注冊(cè)類庫(kù)
int registerObject(const char* objectName, const char* conf);
//注銷類庫(kù)
bool unregisterObject(const char* objectName);
//創(chuàng)建實(shí)例類
create_t* getInstance(const char* objectName);
//析構(gòu)實(shí)例類
destroy_t* rmInstance(const char* objectName);
//函數(shù)調(diào)用
void* getFunc(const char* objectName,char* funcName);
private:
MODULE_HANDLE index ( const char * Name );
private:
std::map<char *, MODULE_HANDLE> libmap;
};
#endifregister.cpp
#include "register.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream>
int RegisterM::registerObject(const char* objectName, const char* conf)
{
MODULE_HANDLE load_handle= gdl_Open(conf);
if (!load_handle) {
std::cerr << "Cannot load library: " << conf
<< " Error:" << gdl_GetLastError() << '\n';
return -1;
}
libmap[const_cast<char*>(objectName)]=load_handle;
return 1;
}
bool RegisterM::unregisterObject(const char* objectName)
{
std::map<char *, MODULE_HANDLE>::iterator it=libmap.find(const_cast<char*>(objectName));
if (it!=libmap.end())
{
gdl_Close(it->second);
libmap.erase(it);
return true;
}
return false;
}
create_t* RegisterM::getInstance(const char* objectName)
{
MODULE_HANDLE _handle = index(objectName);
if (NULL!=_handle)
{
create_t* create_instance = (create_t*) gdl_GetProc(_handle, "create");
const char* dlsym_error = gdl_GetLastError();
if (dlsym_error) {
std::cerr << "Cannot load symbol create error: " << dlsym_error << '\n';
return NULL;
}else{
return create_instance;
}
}
return NULL;
}
destroy_t* RegisterM::rmInstance(const char* objectName)
{
MODULE_HANDLE _handle = index(objectName);
if (NULL!=_handle)
{
destroy_t* destroy_instance = (destroy_t*) gdl_GetProc(_handle, "destroy");
const char* dlsym_error = gdl_GetLastError();
if (dlsym_error) {
std::cerr << "Cannot load symbol create: " << dlsym_error << '\n';
return NULL;
}else{
return destroy_instance;
}
}
return NULL;
}
void* RegisterM::getFunc(const char* objectName,char* funcName)
{
MODULE_HANDLE _handle = index(objectName);
if (NULL!=_handle)
{
void* ret = gdl_GetProc(_handle,funcName);
const char* dlsym_error = gdl_GetLastError();
if (dlsym_error) {
std::cerr << "Cannot load symbol create: " << dlsym_error << '\n';
return NULL;
}else{
return ret;
}
}
return NULL;
}
MODULE_HANDLE RegisterM::index ( const char * Name )
{
std::map<char *, MODULE_HANDLE>::iterator it=libmap.find(const_cast<char*>(Name));
if (it!=libmap.end())
{
return it->second;
}else{
std::cerr << "Cannot find library: " << Name << '\n';
}
return NULL;
}test.cpp
#include "register.h"
#include <stdint.h>
#include <iostream>
#include <string>
int main(int argc, char **argv) {
RegisterM *rm = new RegisterM();
char libname[128] = "test";
#ifdef WIN32
#ifdef _DEBUG
char libpath[128] = ".\\Debug\\testlibd.dll";
#else
char libpath[128] = ".\\Release\\testlib.dll";
#endif
#endif
#ifdef __linux__
char libpath[128] = "./linux/libtestlib.so";
#endif
int ret = rm->registerObject(libname,libpath);
if (ret>0)
{
std::cout<<"registerObject success"<<std::endl;
create_t* create_instance = rm->getInstance(libname);
if (NULL!=create_instance)
{
std::cout<<"getInstance success"<<std::endl;
MetaObject* _instance = create_instance();
int _sum = _instance->add(7,8);
std::cout<<"sum="<<_sum<<std::endl;
_instance->setVal(15);
std::cout<<"_instance->val="<<_instance->getVal()<<std::endl;
void (*pa)(int a);
*(void**)(&pa) = rm->getFunc((char*)libname,(char*)"testfunc01");
pa(6);
int (*fa)(int a);
*(void**)(&fa) = rm->getFunc((char*)libname,(char*)"testfunc02");
std::cout<<"fa(5)="<<fa(5)<<std::endl;
destroy_t* destroy_instance = rm->rmInstance(libname);
if (NULL!=destroy_instance)
{
std::cout<<"rmInstance success"<<std::endl;
destroy_instance(_instance);
}
}else{
std::cout<<"getInstance failed"<<std::endl;
}
bool re = rm->unregisterObject(libname);
if (re)
{
std::cout<<"unregisterObject success"<<std::endl;
}
}
return 0;
};CMakeLists.txt
# CMake 最低版本號(hào)要求
cmake_minimum_required (VERSION 2.8)
# 項(xiàng)目信息
project (dll_test)
#
if(WIN32)
message(STATUS "windows compiling...")
add_definitions(-D_PLATFORM_IS_WINDOWS_)
set(CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE "${CMAKE_CXX_FLAGS_RELEASE} /MT")
set(CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG} /MTd")
set(WIN_OS true)
else(WIN32)
message(STATUS "linux compiling...")
add_definitions( -D_PLATFORM_IS_LINUX_)
add_definitions("-Wno-invalid-source-encoding")
# add_definitions("-O2")
set(UNIX_OS true)
set(_DEBUG true)
endif(WIN32)
#
set(EXECUTABLE_OUTPUT_PATH ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
# 指定源文件的目錄,并將名稱保存到變量
SET(source_h_lib
${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib/metaObject.h
)
SET(source_h_src
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/dlload.h
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/register.h
)
SET(source_cpp_src
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/dlload.cpp
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/register.cpp
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src/test.cpp
)
#頭文件目錄
include_directories(
${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib
${PROJECT_SOURCE_DIR}/src
)
add_subdirectory(${PROJECT_SOURCE_DIR}/lib ./lib)
if (${UNIX_OS})
add_definitions(
"-W"
"-fPIC"
"-Wall"
# "-Wall -g"
"-Werror"
"-Wshadow"
"-Wformat"
"-Wpointer-arith"
"-D_REENTRANT"
"-D_USE_FAST_MACRO"
"-Wno-long-long"
"-Wuninitialized"
"-D_POSIX_PTHREAD_SEMANTICS"
"-DACL_PREPARE_COMPILE"
"-Wno-unused-parameter"
"-fexceptions"
)
set(CMAKE_C_FLAGS_DEBUG "${CMAKE_C_FLAGS_DEBUG} -O0")
link_directories(
"${EXECUTABLE_OUTPUT_PATH}"/linux
)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(dll_test ${source_h_lib} ${source_h_src} ${source_cpp_src})
#link
target_link_libraries(dll_test testlib -ldl)
endif(${UNIX_OS})
if (${WIN_OS})
set(CMAKE_CXX_FLAGS "${CMAKE_CXX_FLAGS} /wd4819")
add_definitions(
"-D_CRT_SECURE_NO_WARNINGS"
"-D_WINSOCK_DEPRECATED_NO_WARNINGS"
"-DNO_WARN_MBCS_MFC_DEPRECATION"
"-DWIN32_LEAN_AND_MEAN"
)
#link_directories()
if (CMAKE_BUILD_TYPE STREQUAL "Debug")
# 指定生成目標(biāo)
set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY_DEBUG ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(dll_testd ${source_h_lib} ${source_h_src} ${source_cpp_src})
link_directories(
"${EXECUTABLE_OUTPUT_PATH}"/Debug
)
else(CMAKE_BUILD_TYPE)
set(CMAKE_RUNTIME_OUTPUT_DIRECTORY_RELEASE ${PROJECT_SOURCE_DIR}/bin)
# 指定生成目標(biāo)
add_executable(dll_test ${source_h_lib} ${source_h_src} ${source_cpp_src})
link_directories(
"${EXECUTABLE_OUTPUT_PATH}"/Release
)
endif (CMAKE_BUILD_TYPE)
endif(${WIN_OS})三、編譯及測(cè)試
win編譯時(shí)采用cmake+vs編譯，具體編譯版本可以依據(jù)自身電腦安裝版本決定
cd dll_test && mkdir build_win && cd build_win
cmake -G "Visual Studio 10 2010 Win64" -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release ..
msbuild dll_test.sln /p:Configuration="Release" /p:Platform="x64"
運(yùn)行效果：
D:\workForMy\workspace\dll_test\bin>dll_testd.exe
registerObject success
getInstance success
sum=15
_instance->val=15
a=6
fa(5)=25
rmInstance success
unregisterObject success
D:\workForMy\workspace\dll_test\bin>
Linux下
cd dll_test
mkdir build_linux
cd build_linux
cmake ..
make
運(yùn)行效果：
[py@pyfree bin]$ ./dll_test
registerObject success
getInstance success
sum=15
_instance->val=15
a=6
fa(5)=25
rmInstance success
unregisterObject success
[py@pyfree bin]$
以上就是C/C++實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)庫(kù)動(dòng)態(tài)加載的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C++動(dòng)態(tài)庫(kù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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