VC里面实现动态对象载入已经不是什么新鲜事情了,很多的plug-in技术就是例子。Unix下,通过动态载入so获得一个对象也不是什么难事,不过对这个对象的管理就是一件比较麻烦的事情了。一般的需求如下:
有class TMyObj,准确说TMyObj应该是一个接口,根据不同具体情况会有不同的实现,例如 TMyObj1、TMyObj2等等……而这些TMyObj1和TMyObj2分别保存在不同的so当中,需要根据不同的时候load不同的so,建立相应的对象。由于这些对象都拥有TMyObj的接口,所以对于外部来说对这些类的使用就像对TMyObj的使用一样。
看起来好像比较简单,只要在so里面引出一个函数:
TMyObj * onCreateObject(void);
而函数在so中的具体实现就是建立不同的子类,例如在obj1.so中:
TMyObj * onCreateObject(void)
{ return new TMyObj1; }
使用的时候只需要动态load入obj1.so,并且找到onCreateObject函数的入口,就可以建立一个具有TMyObj接口的TMyObj1了。
至于释放对象,一般有两种方法:
方法一:
so中包含另外一个函数:
void onDestroyObj(void * p)
{
TMyObj1 * tp = (TMyObj1 *)p;
delete tp;
}
从so中导出该函数,并在删除对象的时候调用。
方法二:
TMyObj的析构函数声明为虚函数,那么从so导出的onCreateObject()建立的对象,直接执行delete删除就行了,由于析构函数是虚函数,编译器会正确的调用TMyObj1的析构函数。
当然,方法二是比较简单而优雅的方法,既然对于C++来说接口就相当于纯虚函数,多增加一个析构的虚函数又何妨呢。但是无论使用哪种方法,都要注意一个问题,就是载入的obj1.so的生命周期要比最后一个TMyObj1的生存周期长。即只要内存中还存在TMyObj1对象,obj1.so就要一直在内存中,不能卸载。要保证这个同步,是比较麻烦的事情。下面就说说我的解决方法:
首先,要选择一个通用的载入so的lib,这个可以参考一下common c++的DSO(在file.h)里面。(不想使用common c++?我也只是说“参考”而已)。这个支持DLL和so,通过成员函数void *operator[](const char *);获得指定的symbol的入口。
其次,就要选择一个通用的SmartPtr。这个当然Loki是首选,Loki的SmartPtr的灵活性比boost的smart_ptr强多了,而且Loki也小巧的多。
然后就要实现一个简单的so的manager,其实应该说是一个动态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;
};
可以想象这个类干些什么:load就是载入相应的so,然后获得so中onCreateObject函数的入口,并赋给成员m_pCreator。而createObj就是调用m_pCreator建立对象。不过有所不同的是 m_pCreator所指向的函数形式是void * funcCreate(void ** p),而多出来void **p用处就是可以让so中的构造函数中产生的exception能够传递出来。这个不能说不是so的麻烦之处,so中函数的exception不能被外部捕获,所以只好这样子做了。
现在,关键的地方来了,就是要保证这个TObjFactory的生存周期了。选择Loki的SmartPtr就能派上用场了。
Loki的SmartPtr可以自己选定适用的StoragePolicy,这正是我们需要的,参考DefaultSPStorage,可以做我们的TMySOStoragePolicy:
template<class T>
class TMySOStoragePolicy
{
..
protected:
void Destroy()
{
delete pointee_;
m_pFactory = SmartPtr<TObjFactory>();
}
private:
SmartPtr<TObjFactory> m_pFactory;
StoredType pointee_;
};
显而易见,这样做的目的就是要保证释放指针的时候就减少TObjFactory的引用计数。
好了,现在就是主角了:
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);
//这里面可以做很多事情了,例如访问内存,查找相应的Factory;或者读取配置文件、读入新的so并建立新的Factory。
//或者根据一些淘汰算法,先淘汰内存的Factory,然后重新载入新的Factory等等。
std::auto_ptr<T> _au( static_cast<T *>(pFactory->createObj()) );
return TDObj<T>( _au.release(), pFactory);
}
};
以后用起来就简单多了:
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;
说了这么久,都是主程序的调用,而so中应该如何呢?其实也很简单:
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其实是一个为了方便编写程序而定义的宏:
#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; \
} \
}
可以看到除了导出onCreateObject函数以外,还导出了:
TMyObj1::onStaticInit用于载入so的时候执行初始化操作;
TMyObj1::onStaticDestroy用于卸载so的时候执行清理操作;
TMyObj1::getVersion 获得对象的版本信息
TMyObj1::onObjectName 获得对象名信息等
可以扩展前面的TObjFactory,实现这些功能。
同理,我们可以做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,一个值得讨论的问题是:C++由于没有反射机制,所以无法实现设值注入和构造注入,只能实现接口注入。不过一般来说也已经足够使用了。