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UNIX下C++實現動態載入對象

  VC里面實現動態對象載入已經不是什么新鮮事情了，很多的plug-in技術就是例子。Unix下，通過動態載入so獲得一個對象也不是什么難事，不過對這個對象的管理就是一件比較麻煩的事情了。一般的需求如下：
  有class TMyObj，準確說TMyObj應該是一個接口，根據不同具體情況會有不同的實現，例如 TMyObj1、TMyObj2等等……而這些TMyObj1和TMyObj2分別保存在不同的so當中，需要根據不同的時候load不同的so，建立相應的對象。由于這些對象都擁有TMyObj的接口，所以對于外部來說對這些類的使用就像對TMyObj的使用一樣。
  看起來好像比較簡單，只要在so里面引出一個函數：

TMyObj * onCreateObject(void);

而函數在so中的具體實現就是建立不同的子類，例如在obj1.so中：

TMyObj * onCreateObject(void)

{ return new TMyObj1; }

  使用的時候只需要動態load入obj1.so，并且找到onCreateObject函數的入口，就可以建立一個具有TMyObj接口的TMyObj1了。
  至于釋放對象，一般有兩種方法：
方法一：
  so中包含另外一個函數：

void onDestroyObj(void * p)

{

TMyObj1 * tp = (TMyObj1 *)p;

delete tp;

}

  從so中導出該函數，并在刪除對象的時候調用。
方法二：
  TMyObj的析構函數聲明為虛函數，那么從so導出的onCreateObject()建立的對象，直接執行delete刪除就行了，由于析構函數是虛函數，編譯器會正確的調用TMyObj1的析構函數。
  當然，方法二是比較簡單而優雅的方法，既然對于C++來說接口就相當于純虛函數，多增加一個析構的虛函數又何妨呢。但是無論使用哪種方法，都要注意一個問題，就是載入的obj1.so的生命周期要比最后一個TMyObj1的生存周期長。即只要內存中還存在TMyObj1對象，obj1.so就要一直在內存中，不能卸載。要保證這個同步，是比較麻煩的事情。下面就說說我的解決方法：

  首先，要選擇一個通用的載入so的lib，這個可以參考一下common c++的DSO（在file.h）里面。（不想使用common c++？我也只是說“參考”而已）。這個支持DLL和so，通過成員函數void *operator[](const char *);獲得指定的symbol的入口。
  其次，就要選擇一個通用的SmartPtr。這個當然Loki是首選，Loki的SmartPtr的靈活性比boost的smart_ptr強多了，而且Loki也小巧的多。
  然后就要實現一個簡單的so的manager，其實應該說是一個動態object的factory：

class TObjFactory : protected DSO

{

public:

TObjFactory(void);

void load(const std::string & strPath);

void * createObj(void) const throw (TSOException);

protected:

typedef void * (*funcCreate)(void ** p);

funcCreate m_pCreator;

};

  可以想象這個類干些什么：load就是載入相應的so，然后獲得so中onCreateObject函數的入口，并賦給成員m_pCreator。而createObj就是調用m_pCreator建立對象。不過有所不同的是 m_pCreator所指向的函數形式是void * funcCreate(void ** p)，而多出來void **p用處就是可以讓so中的構造函數中產生的exception能夠傳遞出來。這個不能說不是so的麻煩之處，so中函數的exception不能被外部捕獲，所以只好這樣子做了。
  現在，關鍵的地方來了，就是要保證這個TObjFactory的生存周期了。選擇Loki的SmartPtr就能派上用場了。
  Loki的SmartPtr可以自己選定適用的StoragePolicy，這正是我們需要的，參考DefaultSPStorage，可以做我們的TMySOStoragePolicy：

template<class T>

class TMySOStoragePolicy

{

..

protected:

void Destroy()

{

delete pointee_;

m_pFactory = SmartPtr<TObjFactory>();

}

private:

SmartPtr<TObjFactory> m_pFactory;

StoredType pointee_;

};

  顯而易見，這樣做的目的就是要保證釋放指針的時候就減少TObjFactory的引用計數。
  好了，現在就是主角了：

template<class T>

class TDObj : public SmartPtr<T,RefCounted,DisallowConversion,AssertCheck,TMySOStoragePolicy>

{

public:

TDObj(void);

TDObj(const TDObj & obj);

..

protected:

friend class TDObjManager;

TDObj(T * p, SmartPtr<TObjFactory> pManager);

};

class TDObjManager

{

public:

template<class T>

static TDObj<T> createObj(const std::string & strKeyName)

{

SmartPtr<TObjFactory> pFactory = getFactoryByName(strKeyName);

//這里面可以做很多事情了，例如訪問內存，查找相應的Factory；或者讀取配置文件、讀入新的so并建立新的Factory。

//或者根據一些淘汰算法，先淘汰內存的Factory，然后重新載入新的Factory等等。

std::auto_ptr<T> _au( static_cast<T *>(pFactory->createObj()) );

return TDObj<T>( _au.release(), pFactory);

}

};

  以后用起來就簡單多了：

class TMyObj

{

public:

virtual ~TMyObj(void);

virtual int func(void) = 0;

};

TDObj<TMyObj> obj1 = TDObjManager::createObj<TMyObj>( "obj1.so") );

TDObj<TMyObj> obj2 = TDObjManager::createObj<TMyObj>( "obj2.so") );

cout << obj1->func() << endl;

cout << obj2->func() << endl;

說了這么久，都是主程序的調用，而so中應該如何呢？其實也很簡單：

class TMyObj1 : public TMyObj

{

public:

TMyObj1(void);

~TMyObj1(void);

static void onStaticInit(void);

static void onStaticDestroy(void);

static const char * getVersion(void);

static const char * getObjectName(void);

virtual int func(void);

};

DECLARE_SO_INTERFACE(TMyObj1);

DECLARE_SO_INTERFACE其實是一個為了方便編寫程序而定義的宏:

#define DECLARE_SO_INTERFACE(x) extern "C" { \

void onInstallDLL(void); \

void onUninstallDLL(void); \

const char * onGetVersion(void); \

const char * onObjectName(void); \

void * onCreateObject(void ** ppException); \

}; \

void onInstallDLL(void) { x::onStaticInit(); } \

void onUninstallDLL(void) { x::onStaticDestroy(); } \

const char * onGetVersion(void) { return x::getVersion(); } \

const char * onObjectName(void) { return x::getObjectName(); } \

void * onCreateObject(void ** pException) { \

try { \

*pException = NULL; x * p = new x(); return (void *)p; \

}catch(std::exception & e) { \

*pException = new std::exception(e); \

return NULL; \

} \

}

  可以看到除了導出onCreateObject函數以外，還導出了：
  TMyObj1::onStaticInit用于載入so的時候執行初始化操作；
  TMyObj1::onStaticDestroy用于卸載so的時候執行清理操作；
  TMyObj1::getVersion 獲得對象的版本信息
  TMyObj1::onObjectName 獲得對象名信息等
  可以擴展前面的TObjFactory，實現這些功能。

  同理，我們可以做obj2.so：

class TMyObj2 : public TMyObj

{

public:

TMyObj2(void);

~TMyObj2(void);

static void onStaticInit(void);

static void onStaticDestroy(void);

static const char * getVersion(void);

static const char * getObjectName(void);

virtual int func(void);

};

DECLARE_SO_INTERFACE(TMyObj2);

  另外，一個值得討論的問題是：C++由于沒有反射機制，所以無法實現設值注入和構造注入，只能實現接口注入。不過一般來說也已經足夠使用了。

posted on 2006-09-05 13:07 楊粼波閱讀(846) 評論(0) 編輯收藏引用所屬分類: 文章收藏、C++

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