C++使用宏实现动态库加载

CodeOfCC 2022-12-16 我要评论

前言

开发的时候，有些项目不能静态链接动态库，需要程序运行时加载动态库，这个时候根据不同平台我们通常使用LoadLibrary或dlopen将动态库加载到程序中，并且还需要定义函数指针然后在获取函数地址，这一系列的操作其实时比较麻烦的，尤其是方法较多的情况，基本没法这么做，这时候就需要将这一过程进行适当的简化。让动态加载在方法较多的情况下尽量减少工作量。

一、为什么使用宏

一般的动态库加载流程

1、Windows加载

#include<Windows.h>
extern "C"
{
#include "libavformat/avformat.h"
}
//定义方法类型
typedef  AVFormatContext*(*delegate_avformat_alloc_context)(void);
//定义方法指针
delegate_avformat_alloc_context dl_avformat_alloc_context;
HMODULE _hLibrary = nullptr;
//加载动态库
void ImportMethod()
{
    auto _hLibrary = LoadLibraryA("avformat-58.dll");
    if (!_hLibrary)
    {
        printf("error:load %s failed!\n", "avformat-58.dll");
        return;
    }
    dl_avformat_alloc_context=(delegate_avformat_alloc_context)GetProcAddress(_hLibrary, "avformat_alloc_context");
    if (!dl_avformat_alloc_context)                                                                        
    {                                                                                                
        printf("error:%s load %s method failed!\n","avformat-58.dll", "avformat_alloc_context");                                    
    }        
}
//卸载动态库
void UnImport()
{
    if (_hLibrary) {
        FreeLibrary(_hLibrary);
        _hLibrary = nullptr;
    }
}
//使用方法
void UseMethod() {
    auto ic = dl_avformat_alloc_context();
}

2、Linux加载

#include <dlfcn.h>
extern "C"
{
#include "libavformat/avformat.h"
}
//定义方法类型
typedef  AVFormatContext*(*delegate_avformat_alloc_context)(void);
//定义方法指针
delegate_avformat_alloc_context dl_avformat_alloc_context;
void* _hLibrary = nullptr;
//加载动态库
void ImportMethod()
{
    auto _hLibrary = dlopen("libavformat.so", RTLD_LAZY);
    if (!_hLibrary)
    {
        printf("error:load %s failed!\n", "libavformat.so");
        return;
    }
    dl_avformat_alloc_context=(delegate_avformat_alloc_context)dlsym(_hLibrary, "avformat_alloc_context");
    if (!dl_avformat_alloc_context)                                                                        
    {                                                                                                
        printf("error:%s load %s method failed!\n","libavformat.so", "avformat_alloc_context");                                    
    }        
}
//卸载动态库
void UnImport()
{
    if (_hLibrary) {
        dlclose(_hLibrary);
        _hLibrary = nullptr;
    }
}
//使用方法
void UseMethod() {
    auto ic = dl_avformat_alloc_context();
}

3、宏加载

很明显上述流程对于加载一个方法来说流程过于复杂，在遇到库比较多以及方法比较多的情况下，这种方法是很影响开发效率的。但是如果我们对上述流程进行宏包装，事情将会变得简单很多。比如上述引入ffmpeg的avformat_alloc_context方法只需要两行即可：

extern "C"
{
#include "libavformat/avformat.h"
}
//使用宏动态加载方法
DLL_IMPORT("libavformat.so", avformat_alloc_context);
#define avformat_alloc_context DLL_IMPORT_NAME(avformat_alloc_context)
//使用方法
void UseMethod() {
    //与原方法名称一致，直接调用
    auto ic = avformat_alloc_context();
}

二、具体实现

我们通过宏包装上述两个流程即可，同时还需要结合c++11的decltype关键字。

DllImportUtils.h

//
// Created by xin on 2022/6/15.
//
#ifndef DLLIMPORTUTILS_H
#define DLLIMPORTUTILS_H
void* GetDllMethodPtr(const char*dll,const char*method);
#define DLL_IMPORT(dll,method) decltype (method)* dllImport_##method;                            \
namespace {                                                                                         \
    class A##method{                                                                             \
    public: A##method() {                                                                         \
        dllImport_##method = (decltype(dllImport_##method))GetDllMethodPtr(dll, #method);         \
    }                                                                                             \
    };                                                                                             \
    A##method a##method;                                                                         \
}                                                                                                 
#define DLL_IMPORT_NAME(name) dllImport_##name
#endif

DllImportUtils.cpp

#include"DllImportUtils.h"
#include<map>
#include<string>
#include<stdio.h>
#ifdef _WIN32
#include<Windows.h>
#define ACLoadLibrary(name) LoadLibraryA(name)
#define ACGetProcAdress(dll,name) GetProcAddress((HMODULE)dll,name)
#else
#include <dlfcn.h>
#define ACLoadLibrary(name) dlopen(name,RTLD_LAZY)
#define ACGetProcAdress(dll,name) dlsym(dll,name)
#endif // _Win32
std::map<std::string, void*>* _dllMap = nullptr;
class DllMapDisposer {
public:
    ~DllMapDisposer() {
        if (_dllMap)
            delete _dllMap;
    }
};
static DllMapDisposer _disposer;
void* GetDllMethodPtr(const char* dll, const char* method)
{
    if (!_dllMap)
        _dllMap = new std::map<std::string, void*>;
    auto iter = _dllMap->find(dll);
    void* hm;
    if (iter == _dllMap->end())
    {
        hm = (void*)ACLoadLibrary(dll);
        if (hm)
        {
            (*_dllMap)[dll] = hm;
        }
        else
        {
            printf("warnning:load %s failed!\n", dll);
        }
    }
    else
    {
        hm = iter->second;
    }
    if (hm) {
        auto methodPtr = ACGetProcAdress(hm, method);
        if (!methodPtr)
        {
            printf("error:%s load %s method failed!\n", dll, method);
        }
        return methodPtr;
    }
    return nullptr;
}

三、如何使用

1、引用头文件

引用需要导入方法的头文件

extern "C"
{
//需要导入方法的头文件
#include "libavformat/avformat.h"
}
#include"DllImportUtils.h"

2、添加导入宏

//参数为库的名称和需要导入的方法
DLL_IMPORT("libavformat.so", avformat_alloc_context);
#define avformat_alloc_context DLL_IMPORT_NAME(avformat_alloc_context)

3、直接调用

void UseMethod() {
    //与原方法名称一致，直接调用
    auto ic = avformat_alloc_context();
}

注：当前版本不支持卸载库，程序启动时方法就会被立刻加载。支持跨平台，Windows、Linux都可以使用

总结

以上就是今天要讲的内容，本文讲述的方法很大程度的减少了工作量，而且可以不需要改代码原有逻辑和方法名称，适合需要动态加载不同版本的库或者依赖库的glibc不相同时的场景使用。