c++中的纯虚函数机制如何从DLL中暴露函数

Posted 2023-02-23

【中文标题】c++中的纯虚函数机制如何从DLL中暴露函数

【英文标题】：How does pure virtual functions mechanism in c++ exposes functions from DLL

【发布时间】：2017-07-12 20:04:25

【问题描述】：

考虑下一个 c++ 代码片段

1.在 EXE 中：

Base.hpp

#ifndef _BASE_H_
#define _BASE_H_ 
class Base

    public:
    Base();
    virtual double Add(double &x, double &y) = 0; 

;
#endif

ma​​in.cpp

#include <iostream>
#include "Base.hpp"
#include "DerivedFactory.hpp"
void main()

    Base *theBase = DerivedFactory::Create();
    double x = 4.9, y = 3.3,z;
    z = theBase->Add(x, y);//Works when Add is pure virtual function, but how??? 
                           //Linker error when Add is not pure virtual

2。在隐式链接的 DLL 中

Derived.hpp

#ifndef _DERIVED_H_
#define _DERIVED_H_
#include "Base.hpp"
class Derived : public Base

    public:
    double Add(double &x, double &y);
;
#endif

DerivedFactory.hpp

#ifndef _DERIVEDFACTORY_H_
#define _DERIVEDFACTORY_H_
#include "Derived.hpp"

class DerivedFactory

    public:
    __declspec(dllexport) static  Derived* Create();
;
#endif

Derived.cpp

#include "Derived.hpp"
 double Derived::Add(double &x, double &y)

    return x + y;

DerivedFactory.cpp

#include "DerivedFactory.hpp"
Derived* DerivedFactory::Create()

    Derived* theDerived = new Derived;
    return theDerived;

主要问题是，当唯一导出的函数是 Create() 时，exe 如何“知道”从 dll 中正确执行 Add？

当 Add() 是“只是”虚拟而不是纯虚拟时，为什么会出现链接器错误？

【问题讨论】：

另外说明，以下划线开头后跟大写字母的名称（_BASE_H_、_DERIVED_H_、_DERIVED_FACTORY_H_）和包含两个连续下划线的名称保留供执行。不要在你的代码中使用它们。

另外，将 Base 析构函数设为虚拟或受保护。使用非虚析构函数，对Base指针调用delete是UB；受保护时，会阻止调用 delete 并且您可能有一个单独的销毁方法（这更好，因为 DLL 和 EXE 可能有不同的堆）。

【参考方案1】：

DLL 将在其全局数据部分的某处包含Derived 的vtable。在 DLL 中创建的 Derived 的实例会将其 vtable 指针分配给该地址。

如果Base 的Add() 声明不是纯虚的，则必须在声明之上为其提供定义。

编辑：关于什么是 vtable 的解释，请参考这个答案： why do I need virtual table?

从纯粹的风格角度来看，我还要提一下，在这种情况下，工厂通常会返回 Base 类的实例，如下所示：

DerivedFactory.hpp

#include "Base.hpp"

class DerivedFactory

public:
  __declspec(dllexport) static  Base* Create();
;

这样，Derived 的封装完全且整齐地保留在 DLL 中。

【参考方案2】：

Derived 中的虚拟表是 DLL 在创建实例时设置的，所以当通过 Base 指针调用方法时，虚拟表中已经有正确的地址设置在虚拟表中（EXE 将使用 Derived 虚拟来自 DLL 的表）。

注意EXE在链接的时候不会从DLL中导入虚拟表，因为它不需要（它通过Base接口访问内存中DLL的Derived的虚拟表）。因此，它不仅适用于隐式链接，而且适用于在运行时加载 DLL 时（LoadLibrary/GetProcAddress - 但工厂方法最好不是工厂类的一部分，而是独立的 extern "C" 导出函数）。

有关纯虚拟接口和 DLL 的更多详细信息，另请参阅此处：Providing SDK for my C++ Application