如何在运行时加载C＋＋函数和类

最新推荐文章于 2024-01-30 10:09:15 发布

joeywen

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分类专栏：程序算法 linux技术文章标签：编程 c++ name-mangl

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wzhg0508/article/details/46282973

本文探讨了在C++中如何在运行时加载库、函数和类。C++的名称修饰使得直接加载变得复杂，但通过使用`extern "C"`可以解决函数加载问题。对于类的加载，文章建议使用多态基类和助手函数来创建和销毁对象。给出了具体的代码示例，以帮助理解如何在运行时加载和使用C++类。

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如何在运行时加载C＋＋函数和类

标签（空格分隔）：编程

Problem

有些时候你想在运行时加载一个lib或者function or class，这种事情经常发生在你开发一个plugin或者module时遇到。

在C语言里，你可以轻松的利用dlopen, dlsym, dlclose来做到，但是在C++的世界里却没那么简单了。困难就在C＋＋语言的name mangling上，还有一部分就是dlopen函数是用纯C语言写的，不提供load classes功能。

在解析如何load function和class在c＋＋语言中之前，还是线弄清问题吧－－－name mangling。

C++ Name Mangling

在C++程序里（或lib or object file中），所有的non-static functions都是以二进制文件symbols来表示。这些symbols都是些特殊的文本字符串，都是唯一的在程序中，lib中活着object file中来标示一个文件。

然而在C语言中，函数的symbol名字就是函数名字本身，例如strcpy的symbol就是strcpy，所以在C语言中不会有中non-static函数出现重名情况。

由于C++有很多C语言没有的功能，例如class，函数的overloading，异常处理等等，所以symbol不可能简单的以函数名来定。为了解决这个问题，C++提出了name mangling，这个name mangling的功能就是把function的名字转换成只有compiler知道的奇怪字符串，利用该函数所有的已知信息，如果函数参数的类型，个数，函数等等，所有如果函数名字为foo（int， char），利用name mangling之后，其名字可能是foo_int_char或者其他字符串也说不定。

现在的问题是在C＋＋标准里（ISO14882）中还没有定义这个function name是被怎样的mangled的，每个编译器都有自己的一套方法。

Classes

另外一个问题就是dlopen函数仅支持load 函数，不支持load class。

很明显的是如果你想使用该class，就需要new instance出来。

Solution

extern “C”

C++有个特殊的关键字来声明函数用C的方式来绑定——extern “C”，在C++中函数如果用extern “C”在前面声明的话，就表示该函数的symbol以C语言方式来命名。

所以只有非成员函数可以用extern “C”来声明，而且他们不能被重载。
虽然很局限，但是这样足够利用dlopen来运行时调用function了。需要强调的是用extern “C”不是就不可以在function内写C++ 代码，依然可以调用class和class的function的。

Loading functions

用dlsym，加载C＋＋函数就像加载C函数一样，你要加载的函数必须要用extern “C”来声明，避免name mangling。
Example 1: load a function

#include <iostream>
#include <dlfcn.h>
int main() {
    using std::cout;
    using std::cerr;
    cout << "C++ dlopen demo\n\n";
    // open the library
    cout <<