c++ - 如何在 C++ 共享库中隐藏业务对象的实现细节并提供接口(interface)

Question

我想要一个共享库并将这个库传递给一些 Qt 插件。 Qt 插件与库/库的界面一起工作(创建一些东西，编辑它们等)。 我的计划:

• 启动Qt应用程序和共享库(共享库在编译时链接，所以不需要使用dlopen/LoadLibrary和解析，应用程序只需要找到库)
• 搜索 Qt 插件并加载它们
• 将共享库传递给 Qt 插件
• 让 Qt 插件与库一起工作

整个 Qt 的东西很清楚，并且可以在 Linux、Unix 和 Windows(使用 GCC 和 MSVC)下工作。请注意以下几点:

• 我有 Java 背景。在 Java 中会有一个接口(interface)，一个实现接口(interface)的抽象类和一个扩展抽象类的业务类。也许是一个用于创建业务对象并将接口(interface)返回给库用户的工厂类。但是业务对象永远不能从类外部访问，因为它是包保护的
• 根据信息 1:如何使用 C++ 实现同样的效果？我的想法如下(代码在最后):
  • Factory:创建业务对象，但返回接口(interface)
  • 接口(interface):与虚函数的接口(interface)
  • 业务类:实现接口(interface)
  • 导出工厂和接口(interface)，隐藏业务类
• 解决方案必须独立于平台
• 在编译时链接库并避免 dlopen/LoadLibrary & resolve
• 使业务对象只能通过接口(interface)或工厂访问

这导致了以下问题:

1. 为什么 dataobject 和 abuseddataobject BOTH 可以访问？为什么不仅工厂创建的对象(接口(interface))(而且 abuseddataobject 确实会触发编译器错误)？这个想法是隐藏业务对象并使其只能通过接口(interface)访问并且只能由工厂创建。该库确实负责 GCC __attributes__ ？有什么错误/问题？
2. 这是在 C++ 中执行此操作的常用方法，还是我“对 Java 视而不见”(请参阅​​ C++ 代码)并混淆了 Java 和 C++？
3. 如果我不了解 Java，那么在 C++ 中执行此操作的(常见)方法是什么(请附上代码示例)？

主要.cpp

#include <iostream>
#include "library/Extern.h"
#include "library/Factory.h"
#include "library/DataInterface.h"
#include "library/Data.h" // NOTE: User abuses our interface and includes the data object

int main(void)
{
    // Create the factory and get an interface object
    Factory factory;
    DataInterface *dataobject = factory.getDataObject();

    // Play around
    std::cout << "Value:" << dataobject->getValue() << std::endl;

    // But now someone abuses our data object ... WHY IS THIS POSSIBLE ?
    Data *abuseddateobject = new Data();
    std::cout << "Abused value:" << abuseddateobject->getValue() << std::endl;

    // Cleanup
    delete dataobject;
    delete abuseddateobject;

    return 0;
}

工厂.h

#ifndef FACTORY_H
#define FACTORY_H

#include "Extern.h"
#include "DataInterface.h"
#include "Data.h"

class DLL_PUBLIC Factory
{
public:
    DLL_PUBLIC DataInterface *getDataObject();
};
#endif // FACTORY_H

工厂.cpp

#include "Factory.h"

DataInterface *Factory::getDataObject()
{
    return new Data();
}

数据接口(interface).h

#ifndef DATAINTERFACE_H
#define DATAINTERFACE_H

#include "Extern.h"

class DLL_PUBLIC DataInterface
{
public:
    DLL_PUBLIC virtual ~DataInterface() {}        
    DLL_PUBLIC virtual int getValue() = 0;
};
#endif // DATAINTERFACE_H

数据.h

#ifndef DATA_H
#define DATA_H

#include "Extern.h"
#include "DataInterface.h"

class DLL_LOCAL Data : public DataInterface
{
public:
    DLL_LOCAL int getValue()
    {
        return 42;
    }
};

#endif // DATA_H

最后是 Extern.h。库构建系统 (CMake) 确实为共享库定义了 BUILDING_DLL，所以这不是问题所在。目前我只是在为 Linux 编写原型(prototype)，因此 Windows 支持并不重要

外部.h

#ifndef SOMECLASSEXTERN_H
#define SOMECLASSEXTERN_H

// Taken from: http://gcc.gnu.org/wiki/Visibility

#if defined _WIN32 || defined __CYGWIN__
    #ifdef BUILDING_DLL
        #ifdef __GNUC__
            #define DLL_PUBLIC __attribute__ ((dllexport))
        #else
            #define DLL_PUBLIC __declspec(dllexport) // Note: actually gcc seems to also supports this syntax.
        #endif
    #else
        #ifdef __GNUC__
            #define DLL_PUBLIC __attribute__ ((dllimport))
        #else
            #define DLL_PUBLIC __declspec(dllimport) // Note: actually gcc seems to also supports this syntax.
        #endif
    #endif
    #define DLL_LOCAL
#else
    #if __GNUC__ >= 4
        #define DLL_PUBLIC __attribute__ ((visibility ("default")))
        #define DLL_LOCAL  __attribute__ ((visibility ("hidden")))
    #else
        #define DLL_PUBLIC
        #define DLL_LOCAL
    #endif
#endif

#endif // SOMECLASSEXTERN_H

感谢您花时间回答这个问题

Answer 1

简而言之:#include "library/Data.h" 应该无法编译。

Data 类是库的一个实现细节。它永远不应该提供给用户!您应该将 interface 和 implementation 头文件分开，比如在单独的文件夹中，并设置构建，以便库的用户无法访问实现文件.仅仅因为它是一个头文件并不意味着它是接口(interface)的一部分!

吹毛求疵:我猜你同意你应该使用 C++，而不是一些可憎的 SCSS C/C++。因此:

1. 我建议使用智能指针，例如QScopedPointer 或std::unique_ptr。 delete foo 的每个实例都应该被怀疑地看待，除非它是一个实现细节。编译器负责 RAII 的尾端- 使用它。

2. 您的Factory 类是否应该是可实例化的是值得怀疑的。可能你应该让它成为一个只有静态成员的类，或者甚至是接口(interface)类中的静态成员。如果您有多个可以构建的类型，工厂函数可以将所需类型作为参数。

3. (void) 参数声明仅属于 C，在 C++ 中绝对没有位置。这是因为在 C 中，以下与 void foo(void) 等价但不同:

   void foo();
   void foo(...);
   

   在 C++ 中不是这种情况!

您的 main 可能如下所示:

int main()
{
    QTextStream out(stdout);
    QScopedPointer<DataInterface> data1 = DataInterface::create("Data");

    out << "Value:" << data1->value() << endl;

    return 0;
}