C++在Linux平台运行时加载共享库并提取类实现

Posted 2023-02-14

【中文标题】C++在Linux平台运行时加载共享库并提取类实现

【英文标题】：C++ load shared library and extract class implementations at runtime on linux platform

【发布时间】：2014-04-01 19:24:22

【问题描述】：

在 C++ 中，是否可以在执行时加载共享库？

我希望用户在运行时选择要加载的共享库，而不需要重新编译整个程序。

dlopen()是C的解决方案，但我的程序是用C++/Qt编写的，提取的符号是Qt风格的类，有没有更“c++”的方式来做到这一点。

【问题讨论】：

这是什么平台？

是的，这是可能的，但与c++ 或qt 没有本质上的关系，它取决于操作系统如何在运行时将共享库加载到您的程序中。从您的代码中运行它有什么特别的问题？

我想从lib中提取的是qt类，我不知道在qt中有没有这样的机制。

【参考方案1】：

您可以在 Qt 中使用QLibrary 以两种方式完成此操作。以下示例在运行时以两种不同的方式从共享库调用函数：

#include <QLibrary>
#include <QDebug>

class  Dynamic_library

public:
    Dynamic_library();
    virtual int sum( int len, int * data );
;

typedef Dynamic_library * (*get_object_func)();
typedef int (*call_sum_func)(int len , int * data);

int main(int argc, char *argv[])

    QCoreApplication a(argc, argv);

    QLibrary library( "./dynamic_library" );
    library.load();
    if( !library.isLoaded() )
    
        qDebug() << "Cannot load library.";
        return 0;
    
    call_sum_func call_sum = (call_sum_func)library.resolve( "call_sum" );
    if( call_sum )
    
        //Dynamic_library * obj=get_object();

        int * a=new int[3];
        a[0]=2;
        a[1]=3;
        a[2]=4;
        qDebug() << "sum of 2+3+4' = " << call_sum( 3, a ) <<"\n";

        delete [] a;
    

    get_object_func get_object = (get_object_func)library.resolve( "get_object" );
    if( get_object )
    
        Dynamic_library * obj=get_object();

        int * a=new int[3];
        a[0]=7;
        a[1]=8;
        a[2]=9;
        qDebug() << "sum of 7+8+9' = " << obj->sum(3, a );

        delete [] a;
    

    return a.exec();

共享库的代码如下：

class DYNAMIC_LIBRARYSHARED_EXPORT Dynamic_library

public:
    Dynamic_library();
    virtual int sum( int len, int * data );
;

extern "C" Q_DECL_EXPORT Dynamic_library * get_object()

     return new Dynamic_library();


extern "C" Q_DECL_EXPORT int call_sum(int len, int * data)

     return Dynamic_library().sum(len,data);



Dynamic_library::Dynamic_library()




int Dynamic_library::sum( int len, int *data )

    int sum = 0;
    for(int i=0; i<len; ++i )
        sum += data[i];

    return sum;

【讨论】：

我已将共享库的代码添加到答案中。如您所见，外部“C”使您可以动态访问 C++ 类。

“sum”的成员函数的“虚”声明是必须的吗？

必须是虚拟的。因为我们声明了它，在使用的时候没有定义它。

非常感谢，我也发现无法从类中检索静态成员

【参考方案2】：

如果目标库本身，或者至少它的规范在您的控制之下，那么您不应该使用QLibrary - 而是使用Qt plugin system。它不需要其他需要的通过指针调用体操。

如果你坚持使用类似dlopen 的机制，那么QLibrary 就没有C 特有的东西。明显的限制是，您尝试打开的库必须使用与用于编译您自己的代码的 ABI 兼容的 C++ 编译器进行编译。在 Windows 上，这实际上意味着使用相同的 MSVC 版本。

除此之外，您还必须look up the mangled version of the symbol。完成此操作后，您可以使用与其匹配的函数/方法指针调用该符号。这个won't work on constructors/destructors，设计使然。如果您希望创建新的对象实例，则需要库提供的静态工厂方法。

如果库不提供工厂方法，您可以实现一个 shim 库，该库通过通用名称链接到目标库并提供工厂方法。您仍然需要通过函数/方法指针调用各个方法。

创建一个临时文件夹。 将 shim 库复制到临时文件夹。 将重命名为通用名称的目标库复制到临时文件夹中。 保存LD_LIBRARY_PATH环境变量的值。 将临时文件夹添加到LD_LIBRARY_PATH。 打开/加载库。 恢复LD_LIBRARY_PATH 的保存值。

当然，对于库公开的任何接口，您都必须拥有头文件。通常，仅给定一个动态库文件就无法对其进行重构-主要是因为损坏的符号没有所用类型的完整结构信息。例如，即使您可以找到给定类的构造函数，您也不知道该类实例有多大（它的sizeof）。

【参考方案3】：

是的，可以在大多数操作系统上执行您所描述的操作，但是您如何执行取决于系统，并且无论系统如何，您都需要做更多的工作才能实现它。

一般步骤是：

加载库 对于库中您感兴趣的每个符号，找到它并将其存储到一个变量中以供以后使用。 （这可以根据需要完成，而不是立即完成。）

例如，在 *nix 类型系统上的伪代码（阅读：这不会编译！）中，假设您的共享库中有这个：

// I'm declaring this _extern "C"_ to avoid name mangling, making it easier to
// specify a symbol name for dlsym() later
extern "C" int myFunction() 
    return 10;

假设它位于名为 libmyFunction.so 的库中。例如，您的主应用程序可以：

    void *handle = dlopen("libmyFunction.so", <flags>);
    if (!handle) return; // error: cannot locate the library!

    int (*func)() = (int (*)())dlsym(handle, "myFunction");
    if (!func) return; // error: cannot locate the symbol!

    printf("The function returns: %d\n", func());

如果您需要在 Windows 上执行此操作，则概念相同，但函数调用不同。