c++ - dlopen、工厂模式和虚方法表

Question

在 C++ 中使用 dlopen 时，我正在努力思考工厂模式在内部是如何工作的。很抱歉发了很长的帖子。

tl；博士；问题在下面的粗体中。

来自 http://www.tldp.org/HOWTO/C++-dlopen/thesolution.html 的片段删除错误检查以节省空间:

主要.cpp

#include "polygon.hpp"
#include <iostream>
#include <dlfcn.h>

int main()
{
    using std::cout;

    // load the triangle library
    void* triangle = dlopen("./triangle.so", RTLD_LAZY);

    // load the symbols
    // create function pointers
    // (Exposed with extern "C")
    polygon* create_triangle = (polygon*) dlsym(triangle, "create"); 
    void* destroy_triangle = (void*) dlsym(triangle, "destroy");

    // create an instance of the class
    polygon* poly = create_triangle();

    // use the class
    poly->set_side_length(7);
    cout << "The area is: " << poly->area() << '\n';

    destroy_triangle(poly); // destroy the class

    dlclose(triangle);     // unload the triangle library

多边形.hpp

#ifndef POLYGON_HPP
#define POLYGON_HPP

class polygon
{
protected:
    double side_length_;

public:
    polygon()
        : side_length_(0) {}

    virtual ~polygon() {}

    void set_side_length(double side_length)
    {
        side_length_ = side_length;
    }

    virtual double area() const = 0;
};

// the types of the class factories
typedef polygon* create_t();
typedef void destroy_t(polygon*);

#endif

三角形.hpp

#include "polygon.hpp"
#include <cmath>

class triangle : public polygon
{
public:
    virtual double area() const
    {
        return side_length_ * side_length_ * sqrt(3) / 2;
    }
};


// the class factories

extern "C" polygon* create()
{
    return new triangle;
}

extern "C" void destroy(polygon* p)
{
    delete p;
}

所以看看 main() 函数，我看到的是这个。

1. dlopen 创建句柄。
2. 创建函数指针以便三角形类可以创建新的三角形对象并销毁它。 (dlopen 为我们提供了一个可以分支到的内存位置。)
3. create_triangle() 返回一个三角形转换成一个多边形(因为我们知道多边形的方法。
4. 我们使用基类的 set_side_length 方法设置内部成员 side_length_。

这里是问题:

当调用 poly->area() 时，如何在三角形对象中找到它？

• 我们知道基类在内存中的什么地方有它的“virtual area()”方法。
• 由于“triangle.so”是动态加载的，编译器无法说我识别出三角形区域 () 正在覆盖程序中的多边形区域 ()。
• 此时名称已完全损坏，.so 可以用 clang++ 编译，程序可以用 g++ 编译。因此，目前可能没有希望认出他们。

Virtual Member Table 是否根据虚拟方法出现的时间来保持它们的顺序？那么这段代码会破坏它吗？

多边形.hpp

...
virtual double area() const = 0;
virtual double parameter() const = 0;
...

三角形.hpp

...
double parameter() const { ... } // implementing and defining parameter first
area() const { ... } // implementing and defining second.
...

我知道你会想让它们保持有序......但是假设我们再进行几次子类化并且它们以不同的顺序定义......

在这方面的任何帮助都会很棒。我只是无法想象这里的内存中发生了什么才能让它真正起作用。

谢谢!很抱歉发了这么长的帖子。

Answer 1

When poly->area() is called how is this found in the triangle object?

poly 的所有初始化都发生在库中(包括设置 vptr)。调用者(即可执行文件)唯一要做的就是从特定索引处的 poly 虚表加载虚方法指针。 executable 和 shlib 都共享 poly 类的声明，因此它们都同意哪个 vtable 元素对应于 area。

请注意，编译器不需要知道任何关于 poly 的实现如何重载基类。

the .so could have been compiled with clang++ and the program could have been compiled with g++

Clang 很难与 Linux 平台上的 GCC(Windows 平台上的 Visual Studio)兼容以实现这种互操作性。

I know you would want to keep them in order... but let's say we subclass a couple more times and they get defined in a different order...

子类化不会改变此时固定的基类 vtable 的结构(否则多态性也会破坏)。