Linux下C++动态链接库实战指南

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0 下载量 44 浏览量 更新于2024-07-01 1 收藏 287KB PDF 举报
该资源是一份关于在Linux环境下使用C++进行动态链接C++库的详细教程。文档中提到了动态链接库在C++中的应用,特别是如何处理C++特有的name mangling问题,以及如何利用dlopen API来解决C++类的加载问题。 在Linux系统中,动态链接库(Dynamic Linker Library,简称DLL或动态链接库)允许程序在运行时加载和使用库,而非在编译时绑定。这对于开发插件式系统或模块化程序非常有用。然而,与C语言不同,C++的动态链接涉及到一些额外的挑战,主要是由于C++的特性,如类、多态性和name mangling。 Name Mangling是C++为了支持重载函数、模板、类成员函数等特性而采用的一种方法,它将函数名与参数类型信息编码到一个唯一的符号名称中。这使得同一个函数可以根据其参数类型有不同的内部表示,但在源代码中可以保持相同的函数名。例如,一个名为`foo`的函数,如果接受一个整型参数,它的mangled名称可能是`_Z3fooi`,这个名称对于人类来说不易理解,但编译器能够识别。 在C语言中,动态加载库时可以直接通过函数名找到对应的符号,但在C++中,由于name mangling,必须使用dlopen API来获取正确mangled后的符号名。dlopen用于打开一个动态库,dlsym用于查找库中的特定符号(即函数或变量)。然而,dlsym只接受C风格的字符串,这使得直接查找C++的类或成员函数变得复杂。 为了解决这个问题,开发者通常需要编写C接口作为动态库和C++程序之间的桥梁。这个接口通常包含一组C函数,这些函数的职责是创建和操作C++对象。在C++程序中,通过dlopen和dlsym调用这些C函数,然后在C函数内部使用C++的对象和功能。 此外,还可能需要使用extern "C"来声明C接口,以阻止编译器对函数名进行mangling。例如: ```cpp extern "C" { MyClass* createMyClass(); void doSomething(MyClass* obj); } ``` 这样,`createMyClass`和`doSomething`这两个函数的名称就不会被mangled,可以在dlsym中直接查找。 在实际应用中,还需要考虑其他因素,如对象生命周期管理(如何正确释放由动态库创建的对象)、异常安全(C接口通常不支持C++异常,需要转换或避免)等。 这份文档旨在指导开发者如何在Linux下克服C++动态链接库带来的挑战,通过示例和详细解释帮助他们理解和应用dlopen API来构建和使用C++动态库。通过学习这个教程,读者将能掌握动态加载和使用C++库的关键技术。
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文中是linux下 C++动态库 实现接口提供类导出的一个例子 注意其中使用函数返回基类指针的用法,因为Linux的动态链接库不能像MFC中那样直接导出类 一、介绍 如何使用dlopen API动态地加载C++函数和类,是Unix C++程序员经常碰到的问题。 事实上,情况偶尔有些复杂,需要一些解释。这正是写这篇mini HOWTO的缘由。 理解这篇文档的前提是对C/C++语言中dlopen API有基本的了解。 这篇HOWTO的维护链接是: http://www.isotton.com/howtos/C++-dlopen-mini-HOWTO/ 二、问题所在 有时你想在运行时加载一个库(并使用其中的函数),这在你为你的程序写一些插件或模块架构的时候经常发生。 在C语言中,加载一个库轻而易举(调用dlopen、dlsym和dlclose就够了),但对C++来说,情况稍微复杂。 动态加载一个C++库的困难一部分是因为C++的name mangling (译者注:也有人把它翻译为“名字毁坏”,我觉得还是不翻译好), 另一部分是因为dlopen API是用C语言实现的,因而没有提供一个合适的方式来装载类。 在解释如何装载C++库之前,最好再详细了解一下name mangling。 我推荐您了解一下它,即使您对它不感兴趣。因为这有助于您理解问题是如何产生的,如何才能解决它们。 1. Name Mangling 在每个C++程序(或库、目标文件)中, 所有非静态(non-static)函数在二进制文件中都是以“符号(symbol)”形式出现的。 这些符号都是唯一的字符串,从而把各个函数在程序、库、目标文件中区分开来。 在C中,符号名正是函数名:strcpy函数的符号名就是“strcpy”,等等。 这可能是因为两个非静态函数的名字一定各不相同的缘故。 而C++允许重载(不同的函数有相同的名字但不同的参数), 并且有很多C所没有的特性──比如类、成员函数、异常说明──几乎不可能直接用函数名作符号名。 为了解决这个问题,C++采用了所谓的name mangling。它把函数名和一些信息(如参数数量和大小)杂糅在一起, 改造成奇形怪状,只有编译器才懂的符号名。 例如,被mangle后的foo可能看起来像foo@4%6^,或者,符号名里头甚至不包括“foo”。 其中一个问题是,C++标准(目前是[ISO14882])并没有定义名字必须如何被mangle, 所以每个编译器都按自己的方式来进行name mangling。 有些编译器甚至在不同版本间更换mangling算法(尤其是g++ 2.x和3.x)。 即使您搞清楚了您的编译器到底怎么进行mangling的,从而可以用dlsym调用函数了, 但可能仅仅限于您手头的这个编译器而已,而无法在下一版编译器下工作。 三、类 使用dlopen API的另一个问题是,它只支持加载函数。 但在C++中,您可能要用到库中的一个类,而这需要创建该类的一个实例,这不容易做到。 四、解决方案 1. extern "C" C++有个特定的关键字用来声明采用C binding的函数: extern "C" 。 用 extern "C"声明的函数将使用函数名作符号名,就像C函数一样。 因此,只有非成员函数才能被声明为extern "C",并且不能被重载。 尽管限制多多,extern "C"函数还是非常有用,因为它们可以象C函数一样被dlopen动态加载。 冠以extern "C"限定符后,并不意味着函数中无法使用C++代码了, 相反,它仍然是一个完全的C++函数,可以使用任何C++特性和各种类型的参数。