使用QLibrary加载动态库

Unix

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使用QLibrary可以在程序运行时加载动态链接库。一个QLibrary的实例作用于一个单一的共享库上。QLibrary提供了一种平台无关的方式访问库中的函数。可以在构建QLibrary的实例时将要加载的库文件传入,也可以在创建实例后使用setFileName()显式的设置要加载的文件名。当加载库文件时,QLibrary会搜索所有平台特定的库位置,除非传入的文件名具有绝对路径。

如果传入的文件名具有绝对路径,那么会首先尝试加载该目录。如果该文件找不到,QLibrary会使用不同的平台特定的文件前缀或后缀再次尝试,比如Unix和Mac平台的"lib"前缀,Unix平台的".so"后缀,Mac平台的".dylib",Windows平台的".dll"。如果文件名不是绝对路径,QLibrary会修改搜索顺序,首先尝试系统特定的前缀和后缀,紧接着是指定的文件路径。

所以,基于QLibrary对库文件的搜索机制,我们推荐在传入库文件时只传入该库文件的基名,不写前缀或后缀。这样一来,同一份代码可以在不同的操作系统上工作,并且该机制会保证进行最小次数的搜索。

该类中最重要的函数是load(),该函数动态的加载库文件,isLoaded()可以用来检查库文件是否成功加载,而resolve()函数则用来解析库中的符号地址,主要是函数地址。并且,resolve()函数在库文件未被加载时会隐式的尝试加载它。多个QLibrary实例可以可以访问同一个库文件。因为,库文件一旦被加载,就会驻留在内存中直到应用程序终止。当然,我们可以使用unload()函数来尝试卸载一个库文件,但是如果有其他的QLibrary实例正在引用同一个库文件,unload()会调用失败,并且该库文件会在所以实例都调用了unload()后才被卸载。

QLibrary库的典型用法是去解析一个库中的导出符号,并调用该符号表示的C函数。这被称为“显式链接”,而相对的“隐式链接”是在编译过程的链接阶段完成的。如下面的代码显示的那样,改代码先加载一个库,解析其中的"mysymbol"符号,并在成功的情况下,调用该函数。如果由于某种原因出错了,例如库文件不存在或该符号未被定义,那么相应的函数指针将被设为空,不会发生实际的调用:

  QLibrary myLib("mylib");
  typedef void (*MyPrototype)();
  MyPrototype myFunction = (MyPrototype) myLib.resolve("mysymbol");
  if (myFunction)
      myFunction();


但该符号必须被导出为C函数。也就是说,如果该库是由C++编译器编译的,那么该函数必须被包在extern "C"块中。并且在Windows平台上,还需要使用dllexport宏来修饰该函数。
出于方便,该类还提供了一个静态的resolve()函数,我们可以使用该函数来解析并调用一个库中的方法,而不需要先加载该库。如下代码所示:

  typedef void (*MyPrototype)();
  MyPrototype myFunction =
          (MyPrototype) QLibrary::resolve("mylib", "mysymbol");
  if (myFunction)
      myFunction();


其实,除了静态的resolve()函数,该类还提供了一个静态的isLibrary()函数,该函数可以根据特定平台来判断一个文件是否是可被加载的库。其所使用的规则如下:

平台 有效后缀
Windows.dll,.DLL
Unix/Linux.so
AIX.a
HP-UX.sl,.so(HP-UXi)
OS X and iOS .dylib,.bundle,.so

下面,我们通过一个实例来简单使用一下该类。
我们先使用QtCreator来写一个dll工程,工程名为Add,在该dll中提供一个函数,完成两个数字的加法。代码如下:

在add.h中声明函数,如下:

#ifndef ADD_H
#define ADD_H
 
#include "add_global.h"
 
extern "C" ADDSHARED_EXPORT int MyAdd(int a, int b);
 
#endif // ADD_H

在add.cpp中实现该函数,如下:
#include "add.h"
 
int MyAdd(int a, int b)
{
    return a + b;
}


编译,生成dll即可。

我们接下来在建一个Qt控制台测试工程TestAdd。代码如下:

#include <QCoreApplication>
#include <QLibrary>
#include <QDebug>
int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    QLibrary lib("Add");
    if(!lib.load())
    {
        qDebug() << "load library failed";
    qDebug() << lib.errorString();
        return 0;
    }
    typedef int (*MyAdd)(int,int);
    MyAdd myAdd = (MyAdd)lib.resolve("MyAdd");
    if(myAdd)
    {
        qDebug() << "1 + 1 = " << myAdd(1, 1);
    }
    else
    {
        qDebug() << lib.errorString();
    }
    return a.exec();
}

将上面生成的Add.dll文件拷贝到该测试工程的编译目录下即可。运行结果如下:

### QLibrary加载动态库失败的原因分析 QLibrary 是 Qt 提供的一个类,用于在运行时动态加载共享库(即动态链接库)。如果 `QLibrary` 加载动态库失败,可能由多种原因引起。以下是常见的原因以及对应的解决方案: #### 1. 动态库路径配置错误 当调用 `setFileName()` 或通过构造函数传递的路径不正确时,可能导致无法找到目标动态库文件。 - **解决方案**: 使用绝对路径来指定动态库的位置,或者确保动态库位于系统的默认搜索路径中(如应用程序目录、系统目录或 PATH 环境变量定义的路径)[^1]。 ```cpp QLibrary lib("/absolute/path/to/library.so"); if (!lib.load()) { qDebug() << "Failed to load library:" << lib.errorString(); } ``` --- #### 2. 静态依赖缺失 某些动态库可能会依赖其他静态或动态库。如果这些依赖项未被正确加载,则会引发加载失败。 - **解决方案**: 使用工具(如 Windows 的 Dependency Walker 或 Linux 的 `ldd` 命令)检查目标动态库是否存在未满足的依赖关系,并将所有必要的依赖库放置在同一目录下或将它们的路径加入到环境变量中。 ```bash # 在Linux环境下检查依赖 ldd /path/to/library.so ``` --- #### 3. 平台特定扩展名问题 不同操作系统对动态库有不同的命名约定(例如 `.dll` 对于 Windows,`.so` 对于 Linux,`.dylib` 对于 macOS)。如果未提供正确的扩展名,`QLibrary` 可能无法正确解析库文件。 - **解决方案**: 显式指定带扩展名的库文件名,或者让 `QLibrary` 自动处理平台差异。 ```cpp // 手动指定扩展名 QLibrary lib("library.dll"); // 让QLibrary自动适配平台 QLibrary lib("library"); // .dll/.so/.dylib会被自动补充 ``` [^2] --- #### 4. 权限不足 尝试加载受保护位置下的动态库时,当前进程可能缺乏足够的权限访问该文件。 - **解决方案**: 确保运行的应用程序具有读取和执行目标动态库所需的权限。可以通过更改文件权限或提升应用启动权限实现。 ```bash chmod +rwx /path/to/library.so ``` --- #### 5. 库版本冲突 有时,多个版本的相同库存在于不同的路径中,这可能导致加载错误或行为异常。 - **解决方案**: 清理多余的旧版库副本,仅保留最新且兼容的目标库版本。可以借助调试日志确认实际加载的是哪个版本的库。 ```cpp qDebug() << "Actual loaded path:" << lib.fileName(); ``` [^3] --- #### 6. 函数符号不可见 C++ 编译器会对导出符号进行名称修饰(name mangling),除明确声明为 C 接口,否则外部代码难以直接调用其内部方法。 - **解决方案**: 如果加载的是 C++ 编写的动态库,在头文件中使用 `extern "C"` 定义接口以防止名称修饰。 ```cpp #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif void myFunction(); #ifdef __cplusplus } #endif ``` 随后可通过 `resolve()` 调用此函数: ```cpp typedef void (*MyFunction)(); MyFunction func = (MyFunction)lib.resolve("myFunction"); if (func) { func(); // 调用成功 } else { qDebug() << "Symbol not found!"; } ``` [^3] --- ### 总结 以上列举了几种常见导致 `QLibrary` 加载动态库失败的情况及其对应解决办法。具体问题还需结合实际情况排查并采取相应措施加以修正。
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