C语言插件机制(上)

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2010-08-17
C语言插件机制(上)
文章分类:C++编程
前言
插件机制可以使得应用程序在发布之后，在不经过重新编译的情况下修改应用程序的行为，这种形式使得应用的框架比较小巧，也可以给用户一些自由(不是完全的自由，有一定的限制)。Java中，使用*.jar或者其他的脚本引擎都可以完成这样的工作，如Eclipse那样。在C语言中，当然可以使用脚本引擎来实现，比如emacs，内置一个lisp的引擎，用户可以自己为emacs写脚本，访问emacs环境的一些组件，从而定制emacs.这里要讨论的无需使用脚本引擎，而是用C语言访问动态链接库来实现。

Linux下的动态库
Linux环境中，与windows下一样，函数库有两种方式：静态库和动态库，静态库参与连接，由于要将目标代码.o与lib中的函数符号合并在一起，所以最终生成的可执行文件较大。一般以.a结尾。如libxxx.a。而动态库(共享库)则不参与编译，只是在运行时才加载如内存，且仅加载一次，因此最终的可执行文件较小。事实上，当一个可执行文件需要运行动态库中的函数时，系统会在内存中查找，如果已经加载，则直接调用，否则才做一次加载，动态库的结尾一般为.so,如libxxx.so。



Linux为动态库的访问提供了4个API，分别为dlopen , dlerror , dlsym 和 dlclose。这些API的原型定义在文件dlfcn.h中，其实现则分别对应有两个库文件(静态库 libdl.a 和动态库 libdl.so)。




dlopen加载动态库，并返回句柄
dlerror如果加载，访问符号出错，可以通过此接口获得详细的描述
dlsym返回一个动态库中的符号，即通过函数名获得此函数的指针
dlclose完成之后，释放dlopen返回的句柄
动态库的使用较为简单，比如动态库的名称为plugina.so，其中包含这样的函数原型：


C代码

int func(int a, int b);  
int func(int a, int b
);

可以看下一个例子：


C代码

 include <dlfcn.h>      
//句柄   
void *flib;   
  
//入口函数原型   
int (*pfunc)(int a, int b);   
  
//错误信息字符串   
char *error_message;   
  
int plugin_test(){   
    int a = 1, b = 4;   
    int result = 0;   
       
    //加载plugina.so，以RTLD_LAZY方式   
    flib = dlopen("/home/juntao/.libs/plugina.so", RTLD_LAZY);   
    error_message = dlerror();   
       
    if(error_message){   
        return (-1);   
    }   
       
    //找到函数名为func的函数，返回其指针   
    *(void **)(&pfunc) = dlsym(flib, "func");   
    error_message = dlerror();   
    if(error_message){   
        return (-1);   
    }   
       
    //调用pfunc指向的指针，及func函数   
    result = pfunc(a, b);   
       
    //释放   
    int code = dlclose(flib);   
    error_message = dlerror();   
  
    if(error_message){   
        return (-1);   
    }   
       
    return 0;   
}  

#include <dlfcn.h>

//句柄
void *flib;

//入口函数原型
int (*pfunc)(int a, int b);

//错误信息字符串
char *error_message;

int plugin_test(){
	int a = 1, b = 4;
	int result = 0;
	
	//加载plugina.so，以RTLD_LAZY方式
	flib = dlopen("/home/juntao/.libs/plugina.so", RTLD_LAZY);
	error_message = dlerror();
	
	if(error_message){
		return (-1);
	}
	
	//找到函数名为func的函数，返回其指针
	*(void **)(&pfunc) = dlsym(flib, "func");
	error_message = dlerror();
	if(error_message){
		return (-1);
	}
	
	//调用pfunc指向的指针，及func函数
	result = pfunc(a, b);
	
	//释放
	int code = dlclose(flib);
	error_message = dlerror();

	if(error_message){
		return (-1);
	}
	
	return 0;
} 

编译运行
假设plugina.so的源文件为plugina.c，内容为：


C代码

//file plugina.c   
  
int func(int a, int b){   
    int c = 0;   
    c = 3*a + 4*b + 6;   
       
    return c;   
}  

//file plugina.c

int func(int a, int b){
	int c = 0;
	c = 3*a + 4*b + 6;
	
	return c;
}

我们将这个.c文件编译为.so，命令如下：




//生成plugina.o
$gcc -c -fpic plugina.c

//生成plugina.so
$gcc -shared -lc -o plugina.so plugina.o



将动态库访问部分的代码存为plugintest.c，然后使用下列命令编译：




C代码

$gcc -o plugintest plugintest.c -ldl  

$gcc -o plugintest plugintest.c -ldl 

-ldl意思是，使用库libdl.so，linux下访问搜索路径内的库文件无需加lib前缀。



将生成的plugina.so放入路径/home/juntao/.libs/，然后运行plugintest。





$./plugintest

result = 25



好了，这一次先介绍一些基础知识，相信在此基础上，很多朋友都可以自己设计出一些简单实用的支持“插件”的应用来了，我们下一次详细讨论一个更实际一些的例子，一个计算器的实现，这个计算器只有简单的框剪，所有的运算都通过插件来实现。用户可以通过配置文件来定制插件的路径，入口等信息。