问题所在 有时你想在运行时加载一个库（并使用其中的函数），这在你为你的程序写一些插件或模块架构的时候经常发生。 在C语言中，加载一个库轻而易举（调用dlopen、dlsym和dlclose就够了），但对C++来说，情况稍微复杂。动态加载一个C++库的困难一部分是因为C++的name mangling（译者注：也有人把它翻译为“名字毁坏”，我觉得还是不翻译好），另一部分是因为dlopenAPI是用C语言实现的，因而没有提供一个合适的方式来装载类。 在解释如何装载C++库之前，最好再详细了解一下name mangling。我推荐您了解一下它，即使您对它不感兴趣。因为这有助于您理解问题是如何产生的，如何才能解决它们。 Name Mangling 在每个C++程序（或库、目标文件）中，所有非静态（non-static）函数在二进制文件中都是以“符号（symbol）”形式出现的。这些符号都是唯一的字符串，从而把各个函数在程序、库、目标文件中区分开来。 在C中，符号名正是函数名：strcpy函数的符号名就是“strcpy”，等等。这可能是因为两个非静态函数的名字一定各不相同的缘故。 而C++允许重载（不同的函数有相同的名字但不同的参数），并且有很多C所没有的特性──比如类、成员函数、异常说明──几乎不可能直接用函数名作符号名。为了解决这个问题，C++采用了所谓的namemangling。它把函数名和一些信息（如参数数量和大小）杂糅在一起，改造成奇形怪状，只有编译器才懂的符号名。例如，被mangle后的foo可能看起来像foo@4%6^，或者，符号名里头甚至不包括“foo”。 其中一个问题是，C++标准（目前是[ISO14882]）并没有定义名字必须如何被mangle，所以每个编译器都按自己的方式来进行namemangling。有些编译器甚至在不同版本间更换mangling算法（尤其是g++2.x和3.x）。即使您搞清楚了您的编译器到底怎么进行mangling的，从而可以用dlsym调用函数了，但可能仅仅限于您手头的这个编译器而已，而无法在下一版编译器下工作。 类 使用dlopen API的另一个问题是，它只支持加载函数。但在C++中，您可能要用到库中的一个类，而这需要创建该类的一个实例，这不容易做到。 解决方案 extern "C" C++有个特定的关键字用来声明采用C binding的函数：extern "C" 。 用 extern"C"声明的函数将使用函数名作符号名，就像C函数一样。因此，只有非成员函数才能被声明为extern"C"，并且不能被重载。尽管限制多多，extern "C"函数还是非常有用，因为它们可以象C函数一样被dlopen动态加载。冠以extern"C"限定符后，并不意味着函数中无法使用C++代码了，相反，它仍然是一个完全的C++函数，可以使用任何C++特性和各种类型的参数。 加载函数 在C++中，函数用dlsym加载，就像C中一样。不过，该函数要用extern "C"限定符声明以防止其符号名被mangle。 示例1.加载函数
代码:
//---------- //main.cpp: //---------- #include <iostream> #include <dlfcn.h> int main() { using std::cout; using std::cerr; cout << "C++ dlopen demo/n/n"; // open the library cout << "Opening hello.so.../n"; void* handle = dlopen("./hello.so", RTLD_LAZY); if (!handle) { cerr << "Cannot open library: " << dlerror() << '/n'; return 1; } // load the symbol cout << "Loading symbol hello.../n"; typedef void (*hello_t)(); // reset errors dlerror(); hello_t hello = (hello_t) dlsym(handle, "hello"); const char *dlsym_error = dlerror(); if (dlsym_error) { cerr << "Cannot load symbol 'hello': " << dlsym_error << '/n'; dlclose(handle); return 1; } // use it to do the calculation cout << "Calling hello.../n"; hello(); // close the library cout << "Closing library.../n"; dlclose(handle); } //---------- // hello.cpp: //---------- #include <iostream> extern "C" void hello() { std::cout << "hello" << '/n'; }
在hello.cpp中函数hello被定义为extern "C"。它在main.cpp中被dlsym调用。函数必须以extern "C"限定，否则我们无从知晓其符号名。 警告： extern "C"的声明形式有两种：上面示例中使用的那种内联（inline）形式extern "C" ， 还有才用花括号的extern"C" { ... }这种。 第一种内联形式声明包含两层意义：外部链接(extern linkage)和C语言链接(languagelinkage)，而第二种仅影响语言链接。 下面两种声明形式等价：
代码:
extern "C" int foo; extern "C" void bar();
和
代码:
extern "C" { extern int foo; extern void bar(); }
对于函数来说，extern和non-extern的函数声明没有区别，但对于变量就有不同了。如果您声明变量，请牢记：
代码:
extern "C" int foo;
和
代码:
extern "C" { int foo; }
是不同的物事(译者注：简言之，前者是个声明; 而后者不仅是声明，也可以是定义)。 进一步的解释请参考[ISO14882],7.5, 特别注意第7段; 或者参考[STR2000]，9.2.4。在用extern的变量寻幽访胜之前，请细读“其他”一节中罗列的文档。 加载类 加载类有点困难，因为我们需要类的一个实例，而不仅仅是一个函数指针。我们无法通过new来创建类的实例，因为类不是在可执行文件中定义的，况且（有时候）我们连它的名字都不知道。 解决方案是：利用多态性！ 我们在可执行文件中定义一个带虚成员函数的接口基类，而在模块中定义派生实现类。通常来说，接口类是抽象的（如果一个类含有虚函数，那它就是抽象的）。 因为动态加载类往往用于实现插件，这意味着必须提供一个清晰定义的接口──我们将定义一个接口类和派生实现类。 接下来，在模块中，我们会定义两个附加的helper函数，就是众所周知的“类工厂函数（class factoryfunctions）（译者注：或称对象工厂函数）”。其中一个函数创建一个类实例，并返回其指针;另一个函数则用以销毁该指针。这两个函数都以extern "C"来限定修饰。 为了使用模块中的类，我们用dlsym像示例1中加载hello函数那样加载这两个函数，然后我们就可以随心所欲地创建和销毁实例了。 示例2.加载类 我们用一个一般性的多边形类作为接口，而继承它的三角形类（译者注：正三角形类）作为实现。
代码:
//---------- //main.cpp: //---------- #include "polygon.hpp" #include <iostream> #include <dlfcn.h> int main() { using std::cout; using std::cerr; // load the triangle library void* triangle = dlopen("./triangle.so", RTLD_LAZY); if (!triangle) { cerr << "Cannot load library: " << dlerror() << '/n'; return 1; } // reset errors dlerror(); // load the symbols create_t* create_triangle = (create_t*) dlsym(triangle, "create"); const char* dlsym_error = dlerror(); if (dlsym_error) { cerr << "Cannot load symbol create: " << dlsym_error << '/n'; return 1; } destroy_t* destroy_triangle = (destroy_t*) dlsym(triangle, "destroy"); dlsym_error = dlerror(); if (dlsym_error) { cerr << "Cannot load symbol destroy: " << dlsym_error << '/n'; return 1; } // create an instance of the class polygon* poly = create_triangle(); // use the class poly->set_side_length(7); cout << "The area is: " << poly->area() << '/n'; // destroy the class destroy_triangle(poly); // unload the triangle library dlclose(triangle); } //---------- //polygon.hpp: //---------- #ifndef POLYGON_HPP #define POLYGON_HPP class polygon { protected: double side_length_; public: polygon() : side_length_(0) {} virtual ~polygon() {} void set_side_length(double side_length) { side_length_ = side_length; } virtual double area() const = 0; }; // the types of the class factories typedef polygon* create_t(); typedef void destroy_t(polygon*); #endif //---------- //triangle.cpp: //---------- #include "polygon.hpp" #include <cmath> class triangle : public polygon { public: virtual double area() const { return side_length_ * side_length_ * sqrt(3) / 2; } }; // the class factories extern "C" polygon* create() { return new triangle; } extern "C" void destroy(polygon* p) { delete p; }
加载类时有一些值得注意的地方： ◆你必须（译者注：在模块或者说共享库中）同时提供一个创造函数和一个销毁函数，且不能在执行文件内部使用delete来销毁实例，只能把实例指针传递给模块的销毁函数处理。这是因为C++里头，new操作符可以被重载;这容易导致new-delete的不匹配调用，造成莫名其妙的内存泄漏和段错误。这在用不同的标准库链接模块和可执行文件时也一样。 ◆接口类的析构函数在任何情况下都必须是虚函数（virtual）。因为即使出错的可能极小，近乎杞人忧天了，但仍旧不值得去冒险，反正额外的开销微不足道。如果基类不需要析构函数，定义一个空的（但必须虚的）析构函数吧，否则你迟早要遇到问题，我向您保证。你可以在comp.lang.c++FAQ( http://www.parashift.com/c++-faq-lite/ )的第20节了解到更多关于该问题的信息。 源代码 你可以下载所有包含在本文档中的代码包： http://www.isotton.com/howtos/C++-dl...xamples.tar.gz
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