C++库文件导出可见性

导出符号

C++中除了语言级别的访问特性(公有、私有和保护)外，还有两个相关的概念允许暴露API中的符号，它们位于物理层次，分别是：

1. 外部链接
2. 导出可见性

外部链接

外部链接这个术语是指一个编译单元中的一个符号可以被其他编译单元访问，而导出是只在库文件中可见的符号。只有外部链接才可以导出。
我们先看下外部链接，这是决定客户是否可以访问共享库中符号的第一步。特别地，除非采取强制措施，否则.cpp文件中(文件作用域)的全局自由函数和变量会有外部链接。
举个栗子：

// Uncomment the next line to prevent external linkage leakage
// namespace {

// an integer constant with external linkage
int INTERNAL_CONSTANT = 42;

// a string constant with external linkage
std::string Filename = "file.txt";

// a non-static function with external linkage
void FreeFunction()
{
    cout << "Free function called" << endl;
}

上述代码中尽管已经将这些函数和变量限制在一个.cpp文件之内，然而机智的客户还是可以在自己的程序中访问这些符号，这样他们就能够不通过公有API直接调用全局函数并修改全局状态，从而破坏封装性。

// declare the external linkage elements of myobject.cpp
extern void FreeFunction();
extern int INTERNAL_CONSTANT;
extern std::string Filename;
// 不通过公有API调用私有函数和修改全局变量
// call a function hidden within the myobject.cpp module
FreeFunction();

// access a constant defined within myobject.cpp
std::cout << "Internal constant = " << INTERNAL_CONSTANT << std::endl;

// change global state within myobject.cpp
Filename = "different.txt";

对于以上外部链接泄露问题，有一下解决方法

• 静态声明。预先考虑使用static关键字声明函数和变量。它将函数或变量指定为内部链接，从而不能在其所在的编译单元之外访问
• 匿名命名空间。使用匿名命名空间更加符合C++的惯例用法，把文件作用域的函数和变量封装进匿名命名空间。这是一个更好的方法，因为它能够避免污染全局命名空间。可以按照如下方式实现：

namespace {

    int INTERNAL_CONSTANT = 42;
   
    std::string Filename = "file.txt";
    
    void FreeFunction()
    {
        cout << "Free function called" << endl;
    }
}

导出可见性

可以通过编译器特定的符号，指定共享库中哪些符号对外可见

• Microsoft Visual Studio的DLL文件默认是不可访问的，必须显示声明哪些函数导出DLL才能对外可见。当需要导出时指定__desclspec(dllexport)， 在客户端程序想要访问需要指定__desclspec(dllimport)才能访问符号。
• GNU C++编译器默认情况下，所有符号对外可见。不过可以通过__attribute__可见性修饰符隐藏一个符号，当然GNU C++4.0以上可以通过__fvisibility_hidden标记，它强制所有声明在默认情况下隐藏可见性，个别符号需要声明__attribute__((visibility(“default”)))显示导出。使用__fvisibility_hidden还可以显著的提升动态库加载时的性能，并生成更小的库文件。

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