Basic Sample Senario :
Client 需要一種組件提供一種 FastString類, 此類具有 int length() 方法
解決方案:
靜態(tài)鏈接 : 組件廠商將源代碼交給 client ,客戶將組件代碼與client 代碼編譯連接運行。 如果組件代碼需要fix bug or update ,則client 端代碼需要重新編譯連接。 而且client軟件的不同實例使用各自的組件內(nèi)存對象。
動態(tài)鏈接 : 組件廠商使用DLL形式發(fā)放組件,此時不同的client實例可以共享組件在內(nèi)存中的代碼段。
DLL的問題:1.導(dǎo)出名稱的問題 : 不同的compiler可以使用不同的mangle name 用來區(qū)分 c++的函數(shù),那么使用不同的compiler的client和組件無法鏈接 (可以使用extern “C”解決全局函數(shù)名的問題,使用 .DEF文件解決導(dǎo)出成員函數(shù)的問題)
2.升級的問題 :如果組件最初定義為
class FastString
{
char* m_psz;
public:
FastString(const char* psz){strcpy(m_psz, psz);}
};
而后廠商更改了組件的實現(xiàn)
class FastString
{
int newmember;
char* psz;
public:
FastString(const char* psz){strcpy(m_psz, psz);}
}
原來FastString對象大小為4字節(jié),現(xiàn)在變?yōu)?字節(jié),但是client端按照4字節(jié)分配對象, dll卻要向后面的4個字節(jié)存入一個指針,行為不可預(yù)料!
解決這一問題的一種方法便是每次發(fā)布便更改dll的名字,即1.0, 2.0, x.0 等等。但這樣比較弱啊!!
這種問題根本原因是啥呢?
class 的關(guān)鍵在于封裝了其中的實現(xiàn)細節(jié),即用戶知道類提供了哪些服務(wù)( public方法)就行了,不需要管類的內(nèi)部到底使用了哪些成員變量。這樣一來,只要接口沒變(類提供功能),user就可以安心的使用任意版本的實現(xiàn)了。C++怎么不行呢?C++告訴用戶接口的同時,也告訴了用戶類的實現(xiàn)(對象布局)。比如類對象有多大啊,每個成員的偏移啊(具體可以看Inside c++ object model)。知道了這些,客戶端使用接口的代碼就和DLL中的具體實現(xiàn)緊密的耦合起來了,杯具 啊~
咋辦呢? 只要不讓client直接創(chuàng)建FastString就行了,這樣client的代碼就不會受到FastString實現(xiàn)變化的影響了。給FastString加一個Wrapper類,內(nèi)部嵌套一個FastString,所有對FastString的調(diào)用都foward給內(nèi)部的FastString member, 創(chuàng)建FastString 的任務(wù)在dll方面完成,client只知道Wrapper大小為4個字節(jié)--指向FastString的指針。這樣問題解決了,但是太麻煩了,所有的接口都要包一層!! 而且多了一層調(diào)用!
還有啥辦法么? 為了保證c++接口類實現(xiàn)二進制級別的兼容只能使用編譯器無關(guān)的特性:1.假設(shè)復(fù)合類型表現(xiàn)形式相同(struct) 2. 傳參順序相同,可以使用指示符指定3.虛函數(shù)調(diào)用機制相同,即基于 vtbl 和 vptr. 基于這些假設(shè),我們創(chuàng)建的c++接口類所有函數(shù)設(shè)置為虛函數(shù),那么不同compiler將為客戶端方法調(diào)用產(chǎn)生相同的機器代碼。定義了接口,便規(guī)定了所有繼承于他的類的內(nèi)存結(jié)構(gòu)一定與它兼容。但此時不能告訴用戶類的定義,否則重回上面的老路上了。怎么辦,只有接口客戶無法創(chuàng)建類的定義,只有export一個創(chuàng)建類對象的函數(shù)客戶了。 同上面的wrapper一樣,創(chuàng)建類的操作僅僅在dll內(nèi)部調(diào)用,這意味著實際建造類對象大小和布局的代碼與編譯實現(xiàn)類的方法的代碼使用同樣的編譯器創(chuàng)建 (即ctor和call ctor的代碼由同一編譯器同時編譯)。由于虛析構(gòu)函數(shù)在vtbl的位置與compiler相關(guān),所以不能把它設(shè)置為虛函數(shù),只有顯示增加一個Delete函數(shù)完成析構(gòu)工作。
OK,當(dāng)前我們得到的DLL中只有創(chuàng)建類對象的函數(shù)需要用extern “C”export 給客戶,其他的接口中的虛函數(shù)是通過虛表訪問的,無需靠符號名字鏈接。
進一步的,如果我們要給接口增加一個功能呢? 如果直接在現(xiàn)有接口中方法聲明后加入新的方法,那么此方法會出現(xiàn)在vtbl的最后一欄,舊的client不會調(diào)用新方法,但是如果新的client訪問老的對象呢? 不幸的事情發(fā)生了! 這樣做的問題在于,修改公開的接口就打破了對象的封裝性。
那么增加接口功能只能通過設(shè)計一個接口繼承另一個接口,或者讓類繼承多個接口來實現(xiàn)了。客戶可以在運行時通過RTTI來詢問對象,支持這個功能不,親?然而 ,RTTI也是一個compiler相關(guān)的東東,好吧,我們讓每個類自己實現(xiàn)RTTI,也就是實現(xiàn)一個dynamic_cast 方法, 用來將自己cast成為自己實現(xiàn)的接口,如果不支持則返回 0 。
例如:
void* CFastString::Dynamic_Cast(const char* pszTypename)
{
void * pRev;
if(strcmp(pszTypename, "IFastString") == 0)
{
pRev = static_cast<IFastString*>(this);
}
else if(strcmp(pszTypename , "IOut") == 0)
{
pRev = static_cast<IOut*>(this);
}
else if(strcmp(pszTypename , "IExtent") == 0)
{
pRev = static_cast<IFastString*>(this);
}
else
{
return 0;
}
return pRev;
}
注意cast到IExtent的時候用了IFastString,因為IFastString 和 IOut都是從IExtent繼承的,寫IExtent的話不知道用哪個,用虛擬繼承可以使CFastString對象只有一份IExtent,為啥不用呢? 你懂得。。。跟前面答案一樣,編譯器相關(guān)。
最后一個問題是delete的問題,用戶需要記得為每一個對象調(diào)用一次delete方法,而指針cast來cast去,想記得對象被delete沒有很難啊! 怎么辦? 用引用計數(shù)吧,把每個指針當(dāng)做具有生命周期的實體,創(chuàng)建時候計數(shù)++,銷毀時候--,等到0的時候就delete對象。
大功告成,通過vptr和vtbl的二進制防火墻,我們做到了可重用的二進制組件,組件變化客戶無需重新編譯 。