動態(tài)鏈接庫技術(shù)使軟件工程師們獸血沸騰，它使得應(yīng)用系統(tǒng)（程序）可以以二進制模塊的形式靈活地組建起來。比起源碼級別的模塊化，二進制級別的模塊劃分使得各模塊更加獨立，各模塊可以分別編譯和鏈接，模塊的升級不會引起其它模塊和主程序的重新編譯，這點對于大系統(tǒng)的構(gòu)建來說更加實用。
另一方面，對于商業(yè)目的明顯的企業(yè)，各模塊可以獨立設(shè)置訪問權(quán)限，開發(fā)成員只能訪問自己負(fù)責(zé)的模塊，其它模塊是不能也不給看到的，這樣減少了整個系統(tǒng)泄漏技術(shù)的風(fēng)險。
一、動態(tài)鏈接庫技術(shù)概況
動態(tài)鏈接庫技術(shù)用得很多。事實上，整個Windows就是由一個個動態(tài)鏈接庫（DLL）構(gòu)建起來的，不管是系統(tǒng)內(nèi)核，或是系統(tǒng)調(diào)用的API封裝，還是通用工具（如控制面板、ActiveX插件等），都是一個個動態(tài)鏈接庫文件。動態(tài)鏈接庫并不是微軟獨有的技術(shù)，它是軟件工程發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物。
在類Unix系統(tǒng)中，這種二進制可執(zhí)行模塊技術(shù)不叫動態(tài)鏈接庫，而被稱為共享對象或共享庫，后綴名一般為.so（即Share Object的簡寫）。為簡便，下文將統(tǒng)稱這種動態(tài)鏈接的技術(shù)為DLL或共享庫。
其實，DLL文件跟普通的可執(zhí)行文件差別不大，都是可執(zhí)行文件嘛，裝載到進程空間后，都是一些機器指令（函數(shù)代碼）、內(nèi)存分配（變量）等。在Windows中，這些可執(zhí)行文件被稱作PE/COFF格式文件，在Linux則稱為ELF文件。從CPU的角度看來，程序中的各個要素，不管是函數(shù)還是變量，它們都是一個個地址，函數(shù)是入口地址，變量是訪問地址；而C++的所謂類或?qū)ο螅詈笠脖痪幾g器肢解成了一個個變量和函數(shù)代碼（這里是形象的說法，嚴(yán)謹(jǐn)技術(shù)解說請搜索C++對象模型）。
DLL的裝載（指導(dǎo)入進程空間，然后執(zhí)行）方式比可執(zhí)行文件的裝載稍微復(fù)雜，因為它把模塊鏈接過程推遲到了運行時。在動態(tài)鏈接庫的裝載過程中，首要任務(wù)就是解決地址重定向問題。我們知道，DLL裝載到進程空間的位置（基址）是不確定的（動態(tài)裝載嘛），即使DLL內(nèi)部使用的函數(shù)調(diào)用和全局變量引用，在裝載時都要重新計算其地址。Windows采用基址重定向（Rebasing）技術(shù)解決這一問題，而Linux采用地址無關(guān)代碼（PIC，通過GOT和PLT表實現(xiàn)）技術(shù)。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點。
二、Qt中的動態(tài)鏈接庫編程
使用C++面向?qū)ο蟮念惥帉慏LL是要注意很多細(xì)節(jié)的，主要是二進制（ABI）兼容問題。COM是一個很成功的例子，只要符合COM的規(guī)范，我們就能編寫出很好的DLL來，然而COM是微軟私生的，要想跨平臺，我們還得另找它路。
Qt的跨平臺特性同樣令人（至少是我）獸血沸騰。如果你認(rèn)為QT僅僅是一個跨平臺界面庫，那就小看它了。我要說的是，它不但是一個通用的跨平臺的面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序接口庫（包括GUI、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、多線程、XML、數(shù)據(jù)容器和算法等，常用的編輯資源都有封裝，就是說，這些都可以跨平臺，而不僅僅是界面），更是一種C++語言的擴展，一種編程平臺和應(yīng)用程序框架。
信號和槽的機制簡化了對象之間的通信，比MFC的消息映射直觀多了；界面的布局管理機制使開發(fā)人員可以很輕松地編出優(yōu)雅的窗體；界面語言翻譯機制也很方便實用；QObject容器管理可以看到Qt在內(nèi)存管理方面的努力；擴展的foreach循環(huán)結(jié)構(gòu)也向現(xiàn)代語言靠攏……
Qt的跨平臺特性很好，對于本文的主題——動態(tài)鏈接庫的支持也很好。QT對各種平臺的動態(tài)鏈接庫編程技術(shù)都有包裝，QT把這種技術(shù)統(tǒng)一命名為共享庫（Shared Libraries）。通過使用Qt包裝過的類和宏，可以編寫跨平臺的共享庫和插件——當(dāng)然，這只是源代碼級別的跨平臺，你不要指望用MSVC編譯出來的DLL，能集成到ARM平臺的Linux程序上面——這是一個很美很美的理想哦。
QT使用以下兩個宏來實現(xiàn)符號（函數(shù)或全局變量/對象）的導(dǎo)出和導(dǎo)入（跨平臺不能用def文件了）：
Q_DECL_EXPORT // 必須添加到符號聲明中（共享庫項目）
Q_DECL_IMPORT // 必須添加到符號聲明中（使用共享庫的客戶項目）
Q_DECL_EXPORT // 必須添加到符號聲明中（共享庫項目）
Q_DECL_IMPORT // 必須添加到符號聲明中（使用共享庫的客戶項目）
QT使用 QLibrary 類實現(xiàn)共享庫的動態(tài)加載，即在運行時決定加載那個DLL程序，插件機制使用。
三、QT共享庫和插件范例
本節(jié)通過例子，實現(xiàn)一個共享庫和一個插件。在Windows平臺上開發(fā)，使用VS2005編譯，QT庫版本為4.6.2。
本例了將編寫以下三類項目：
Bil 項目：共享庫項目，輸出Bil.dll和Bil.lib，基礎(chǔ)接口類庫，定義一個公共的接口IAnimal（抽象類），供客戶項目和插件項目使用；
Plugin 類項目：插件類項目，現(xiàn)編寫B(tài)ilDog和BilPanda兩插件項目，實現(xiàn)IAnimal的功能，供客戶項目加載和測試。兩項目輸出BilDog.dll和BilPanda.dll；
Test 項目：客戶應(yīng)用程序項目，輸出Test.exe，界面中可以選擇要加載的Animal插件，然后調(diào)用Animal的功能函數(shù)，完成測試；
1. 編寫共享庫——Bil 項目的實現(xiàn)
該項目定義一個抽象的 IAnimal 類作為導(dǎo)出接口，供客戶項目和插件項目使用。項目類型為共享庫，將生成Bil.lib和Bil.dll兩個文件，Bil.lib供Plugin項目和Test 項目引用，而Bil.dll將給Test.exe運行時動態(tài)加載。
新建一個頭文件Bil.h，輸入如下代碼：
- #ifndef BIL_H
- #define BIL_H
- #include <Qt/qglobal.h>
- // 定義BIL_SHARE，使用者可以不用再處理符號的導(dǎo)入和導(dǎo)出細(xì)節(jié)
- #ifdef BIL_LIB
- # define BIL_SHARE Q_DECL_EXPORT
- #else
- # define BIL_SHARE Q_DECL_IMPORT
- #endif
- #endif // BIL_H
- #ifndef BIL_H
- #define BIL_H
- #include <Qt/qglobal.h>
- // 定義BIL_SHARE，使用者可以不用再處理符號的導(dǎo)入和導(dǎo)出細(xì)節(jié)
- #ifdef BIL_LIB
- # define BIL_SHARE Q_DECL_EXPORT
- #else
- # define BIL_SHARE Q_DECL_IMPORT
- #endif
- #endif // BIL_H
你現(xiàn)在可能不知道BIL_SHARE宏有何用處。沒關(guān)系，請繼續(xù)看下面的IAnimal接口定義代碼：
- #ifndef IANIMAL_H
- #define IANIMAL_H
- #include "Bil.h"
- class BIL_SHARE IAnimal
- {
- public:
- IAnimal();
- virtual ~IAnimal();
- public:
- virtual void Eat() = 0;
- virtual void Run() = 0;
- virtual void Sleep() = 0;
- };
-
- #endif // IANIMAL_H
- #ifndef IANIMAL_H
- #define IANIMAL_H
- #include "Bil.h"
- class BIL_SHARE IAnimal
- {
- public:
- IAnimal();
- virtual ~IAnimal();
- public:
- virtual void Eat() = 0;
- virtual void Run() = 0;
- virtual void Sleep() = 0;
- };
- #endif // IANIMAL_H
現(xiàn)在知道BIL_SHARE宏的妙用了吧。BIL_SHARE宏會根據(jù)項目編譯選項BIL_LIB有沒有定義，自動聲明IAnimal是導(dǎo)出類，還是導(dǎo)入類。所以，使用BIL_SHARE宏，我們只需要向IAnimal插件的開發(fā)者提供同一份IAnimal定義文件（IAnimal.h）即可。
當(dāng)然，我們得先在Bil項目的編譯選項中定義BIL_LIB宏，使得在Bil項目內(nèi)，BIL_SHARE就是導(dǎo)出符號的聲明。插件項目就不要定義BIL_LIB了，因為在Animal插件項目中，IAnimal是導(dǎo)入符號。
編譯選項如何定義宏？如果使用Visual Studio工程文件，依次展開：項目屬性->配置屬性->C/C++->預(yù)處理器，在預(yù)處理器定義中添加宏BIL_LIB即可；如果是QT工程文件，請在QT工程文件Bil.pro中加入如下定義：
- DEFINES += BIL_LIB
- DEFINES += BIL_LIB
在IAnimal接口中，我們定義了三個純虛函數(shù)Eat()、Run()和Sleep()，表示吃、跑和睡眠的動作，這是抽象的，因為不同的動物有不同的吃相和睡眠姿態(tài)，而世間的動物何止千千萬——無所謂，讓這些具體動物的不同表現(xiàn)交給IAnimal插件的編寫者發(fā)揮吧——這就是接口的魅力，加上插件的思想，整個應(yīng)用程序就變成開放的，可擴展的了！
繼續(xù)編寫IAnimal類的實現(xiàn)文件IAnimal.cpp：
- #include "IAnimal.h"
- IAnimal::IAnimal()
- {
- }
- IAnimal::~IAnimal()
- {
- }
- #include "IAnimal.h"
- IAnimal::IAnimal()
- {
- }
- IAnimal::~IAnimal()
- {
- }
雖然只實現(xiàn)了構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)，并且什么工作也不做，但這是必要的，我們暫時不要使用內(nèi)聯(lián)的構(gòu)造和析構(gòu)函數(shù)，否則在插件項目實現(xiàn)IAnimal時可能會出現(xiàn)鏈接錯誤。
好了，我們開始編譯吧，生成整個Bil項目。最終我們得到兩個輸出文件：Bil.lib 和 Bil.dll。
我們向Animal插件開發(fā)者提供：
兩個頭文件：Bil.h 和 IAnimal.h
兩個庫文件：Bil.lib 和 Bil.dll
下面的插件類項目和客戶項目就是依賴這些文件實現(xiàn)的，也許你更愿意把Bil看作是一個通用的DLL類庫，就像QT或MFC一樣——事實上也是如此，Bil就是這樣一個動態(tài)的共享類庫。
小結(jié)：關(guān)于Qt編寫模塊化插件式應(yīng)用程序 （上篇）的內(nèi)容介紹完了，希望本篇文章對你有所幫助。請繼續(xù)閱讀 Qt編寫模塊化插件式應(yīng)用程序 （下篇）。