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Qt编写模块化插件式应用程序 （下篇）

Posted on 2011-07-26 06:42 RTY 阅读(608) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: Qt 、C/C++ 、转载随笔

比起源码级别的模块化，二进制级别的模块划分使得各模块更加独立，各模块可以分别编译和链接，模块的升级不会引起其它模块和主程序的重新编译，这点对于大系统的构建来说更加实用。

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继续 Qt编写模块化插件式应用程序 （上篇） 的内容继续介绍，本节介绍的是Qt编写模块化插件式应用程序 （下篇），我们先来看内容。

2. 编写Animal插件——BilDog和BilPanda项目的实现

现在，让我们来实现两个小插件。BilDog插件很简单，只是汇报下“我是Dog，我正在啃骨头”；BilPanda也是如此——这里仅仅是测试而已，实现的项目中，你可以尽情的发挥——没错，是在遵循IAnimal接口的前提下。

创建BilDog项目，把Bil项目输出的Bil.h、IAnimal.h和Bil.lib加入到工程。

创建Dog类的头文件Dog.h：

  1.  #ifndef CLASS_DOG_H     
  2. #define CLASS_DOG_H     
  3. #include "IAnimal.h"     
  4. class Dog : public IAnimal     
  5. {     
  6. public:     
  7.     Dog(void);     
  8.     virtual ~Dog(void);     
  9. public:     
  10.     virtual void Eat();     
  11.     virtual void Run();     
  12.     virtual void Sleep();     
  13. };     
  14. #endif // CLASS_DOG_H    
  15. #ifndef CLASS_DOG_H  
  16. #define CLASS_DOG_H  
  17. #include "IAnimal.h"  
  18. class Dog : public IAnimal  
  19. {  
  20. public:  
  21.  Dog(void);  
  22.  virtual ~Dog(void);  
  23. public:  
  24.  virtual void Eat();  
  25.  virtual void Run();  
  26.  virtual void Sleep();  
  27. };  
  28. #endif // CLASS_DOG_H 

创建Dog类的实现文件Dog.cpp：

  1. #include <QtGui/QMessageBox>     
  2. #include "Dog.h"     
  3. Dog::Dog(void)     
  4. {     
  5. }     
  6. Dog::~Dog(void)     
  7. {     
  8. }     
  9. void Dog::Eat()     
  10. {     
  11.     QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog eating ...");     
  12. }     
  13. void Dog::Run()     
  14. {     
  15.     QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog running ...");     
  16. }     
  17. void Dog::Sleep()     
  18. {     
  19.     QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog sleeping ...");     
  20. }    
  21. #include <QtGui/QMessageBox> 
  22. #include "Dog.h"  
  23. Dog::Dog(void)  
  24. {  
  25. }  
  26. Dog::~Dog(void)  
  27. {  
  28. }  
  29. void Dog::Eat()  
  30. {  
  31.  QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog eating ...");  
  32. }  
  33. void Dog::Run()  
  34. {  
  35.  QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog running ...");  
  36. }  
  37. void Dog::Sleep()  
  38. {  
  39.  QMessageBox::information(NULL, "Hello", "Dog sleeping ...");  
  40. } 

调用QT的QMessageBox::information()函数弹出一个信息提示框。

还有一个非常重要的工作，我们得提供一个能够创建（释放）Animal具体对象（这里是Dog）的接口，并且把这些函数导出，让主程序（Test.exe）能够解析这个接口函数，动态创建Animal对象，并访问其功能。

新建BilDog.h文件，输入下面的代码：

  1. #ifndef BILDOG_H     
  2. #define BILDOG_H     
  3. #include "Dog.h"     
  4.     
  5. // extern "C" 生成的导出符号没有任何修饰，方便主程序找到它     
  6. extern "C"    
  7. {     
  8.     Q_DECL_EXPORT IAnimal * CreateAnimal();     
  9.     Q_DECL_EXPORT void ReleaseAnimal(IAnimal * animal);     
  10. }     
  11. #endif // BILDOG_H    
  12. #ifndef BILDOG_H  
  13. #define BILDOG_H  
  14. #include "Dog.h"  
  15.  
  16. // extern "C" 生成的导出符号没有任何修饰，方便主程序找到它  
  17. extern "C"  
  18. {  
  19.  Q_DECL_EXPORT IAnimal * CreateAnimal();  
  20.  Q_DECL_EXPORT void ReleaseAnimal(IAnimal * animal);  
  21. }  
  22. #endif // BILDOG_H 

这两个函数的工作很简单，直接创建和释放对象即可。 
下面是BilDog.cpp的代码：

  1. #include "bildog.h"     
  2. IAnimal * CreateAnimal()     
  3. {     
  4.     return new Dog();     
  5. }     
  6. void ReleaseAnimal(IAnimal * animal)     
  7. {     
  8.     delete animal;     
  9. }    
  10. #include "bildog.h"  
  11.  
  12. IAnimal * CreateAnimal()  
  13. {  
  14.  return new Dog();  
  15. }  
  16. void ReleaseAnimal(IAnimal * animal)  
  17. {  
  18.  delete animal;  
  19. } 

至此，一个Animal插件总算完成了。编译，生成BilDog项目，输出BilDog.dll插件文件，以供主程序Test.exe动态调用。

BilPanda项目和BilDog项目类似，在这里就不把代码贴出来了。以后开发Animal插件（即使是第三方）的过程都是如此。

我们不打算输出该项目的.lib文件和那些头文件，因为我们打算让主程序在运行时刻根据需要装载dll插件和调用插件的功能，而不是让主程序项目在编译时就指定具体的插件。

3. 编写客户程序——Test项目的实现

Test项目是一个测试程序项目，但它的角色是主程序，是能使用Animal插件的客户程序。

同样，这个项目用到了Bil共享库，所以得先把Bil项目的几个输出文件导入到Test项目。

我们假设Test主程序是一个对话框，上面有一个编辑框和一个“加载并调用”按钮，终端用户在编辑框中输入Animal插件的文件名（比如BilDog，后缀名可省略，Qt会根据平台判断该查找.dll还是.so），点击“加载并调用”进行共享库的加载，并调用动态创建的IAnimal对象的Eat()函数（当然你可以调用Run()函数或Sleep()，这里仅仅是一个示例）。

下面的函数将被“加载并调用”按钮的触发事件调用：

  1. // ...     
  2. #include <QString>     
  3. #include <QLibrary>     
  4. #include <IAnimal.h>     
  5.     
  6. // ...     
  7.     
  8. // strPluginName为插件的名称，可省略后缀     
  9. void MainDlg::LoadAndAction(QString strPluginName)     
  10. {     
  11.     // 加载插件dll     
  12.     QLibrary lib(strPluginName);     
  13.     if (lib.load())     
  14.     {     
  15.         // 定义插件中的两个导出函数的原型     
  16.         typedef IAnimal* (*CreateAnimalFunction)();     
  17.         typedef void (*ReleaseAnimalFunction)(IAnimal* animal);     
  18.     
  19.         // 解析导出函数     
  20.         CreateAnimalFunction createAnimal =      
  21.                 (CreateAnimalFunction) lib.resolve("CreateAnimal");     
  22.         ReleaseAnimalFunction releaseAnimal =      
  23.                 (ReleaseAnimalFunction) lib.resolve("ReleaseAnimal");     
  24.     
  25.         if (createAnimal && releaseAnimal)     
  26.         {     
  27.             // 创建Animal对象     
  28.             IAnimal * animal = createAnimal();     
  29.             if (animal)     
  30.             {     
  31.                 // 使用插件功能     
  32.                 animal->Eat();     
  33.                 animal->Sleep();     
  34.                 // 插件使用完毕，删除对象     
  35.                 releaseAnimal(animal);     
  36.             }     
  37.         }     
  38.         // 卸载插件     
  39.         lib.unload();     
  40.     }     
  41. }    
  42. // ...  
  43. #include <QString> 
  44. #include <QLibrary> 
  45. #include <IAnimal.h> 
  46.  
  47. // ...  
  48.  
  49. // strPluginName为插件的名称，可省略后缀  
  50. void MainDlg::LoadAndAction(QString strPluginName)  
  51. {  
  52.  // 加载插件dll  
  53.  QLibrary lib(strPluginName);  
  54.  if (lib.load())  
  55.  {  
  56.   // 定义插件中的两个导出函数的原型  
  57.   typedef IAnimal* (*CreateAnimalFunction)();  
  58.   typedef void (*ReleaseAnimalFunction)(IAnimal* animal);  
  59.  
  60.   // 解析导出函数  
  61.   CreateAnimalFunction createAnimal =   
  62.     (CreateAnimalFunction) lib.resolve("CreateAnimal");  
  63.   ReleaseAnimalFunction releaseAnimal =   
  64.     (ReleaseAnimalFunction) lib.resolve("ReleaseAnimal");  
  65.  
  66.   if (createAnimal && releaseAnimal)  
  67.   {  
  68.    // 创建Animal对象  
  69.    IAnimal * animal = createAnimal();  
  70.    if (animal)  
  71.    {  
  72.     // 使用插件功能  
  73.     animal->Eat();  
  74.     animal->Sleep();  
  75.     // 插件使用完毕，删除对象  
  76.     releaseAnimal(animal);  
  77.    }  
  78.   }  
  79.   // 卸载插件  
  80.   lib.unload();  
  81.  }  
  82. } 

生成Test项目，输出Test.exe。我们把Test.exe、Bil.dll、BilDog.dll、BilPanda.dll放在同一目录，双击运行Test.exe，赶快试下效果吧！注意BilDog.dll或BilPanda.dll依赖于基础接口库Bil.dll，如果系统找不到Bil.dll，将不能加载BilDog.dll或BilPanda.dll，所以请把它们放在同一目录。

四、一些遗憾

DLL的愿望是美好的，只要接口一致，用户可以任意更换模块。但如果不注意细节，很容易陷入它的泥潭中，这就是传说中的DLL Hell（DLL地狱）！

引起DLL地狱问题的主要原因有以下几点：

1. 版本控制不好（主要是接口的版本）

DLL是共享的，如果某程序更新了一个共享的DLL，其它同样依赖于该DLL的程序就可能不能正常工作了！

2. 二制兼容问题（ABI）

即使同一平台，不同编译器（甚至同一编译器的不同版本）编出来的共享库和程序也可能不能协同工作。

二制兼容问题对于C++来说尤其严重。C++的标准是源代码级别的，标准中并没有对如何实现C++作出统一的规定，所以不同的编译器，对标准C++采用不同的实现方式。这些差异主要有：对象在内存中的分配（C++）、构造和析构函数的实现（C++）、重载和模板的实现（C++）、虚函数表结构（C++）、多重继承和虚基类的实现（C++）、函数调用约定（C）、符号修饰（C/C++）等。此外，不同的运行时库（CRT、STL等标准库）也会引起ABI兼容问题。可以说，如果你在编写基于类的共享库，如果接口（指导出类）稍有改变，新的DLL与原程序就可能不协同工作了。

关于二进制兼容问题，大家可以参考KDE官网上的一篇文章《Policies/Binary Compatibility Issues With C++ 》

不过这些都不是大问题，毕竟我们不是编写像Qt一样的通用库。我们引入DLL划分应用程序的模块，目的是减小系统开发和后期升级维护的难度，同时方便项目的管理。如果用户想自己编写插件模块，就得使用我们指定的编译平台和类接口。所以我们仍能从DLL技术中得到很大的实惠。

小结：关于Qt编写模块化插件式应用程序 （下篇）的内容介绍完了，希望本文对你有所帮助！


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