【问题标题】：How to Implement a C++ Plugin System for a Modular Application?如何为模块化应用程序实现 C++ 插件系统？
【发布时间】：2020-06-20 00:40:58
【问题描述】：
我正在尝试设计一个模块化应用程序；开发人员将插件创建为使用 loadlibrary() 或 dlopen() 链接到主应用程序的 dll。我目前对此的想法是：
1: 应用程序和插件模块都包含一个带有纯虚拟类 IPlugin 的核心标头，该类具有方法 run()。然后插件模块实现类，定义 run()：
2:插件模块定义了一个函数IPlugin* GetPlugin()使用“extern c”来保证ABI的兼容性
3： 应用程序需要使用 loadlibrary() 的插件模块，使用 从 GetPlugin() 检索 IPlugin getprocaddress()
4：应用调用方法run()来运行插件
这一切都有效，但是如何创建一个可以访问我的完整应用程序代码的插件界面？如果我有一个创建窗口或初始化按钮的类，我想通过插件接口访问它们并能够操作它们并接收事件，同时仍然让主应用程序端管理内存。
1.我该怎么做呢？
2.最好的解决方案是否与 ABI 兼容？
【问题讨论】：
标签：
c++
dll
plugins
dllexport
loadlibrary
【解决方案1】：
API 要么使用 C++，要么使用 C，没有中间立场。如果您想强制插件开发人员使用与 ABI 兼容的编译器，那么您可以拥有一个处理类和虚拟方法的接口，而无需任何“extern C”喧嚣。
否则，您仅提供 C API 和 C API。当然，您可以使用函数指针结构来实现虚函数表，并且在内部您可以将其包装在 C++ 类中等等。但那是你的实现细节，并不包含在插件接口本身的设计中。
就是这样，差不多。 Windows 上没有免费的 C++ API 兼容性。人们使用至少 5 个不兼容的编译器 - MSVC 2017+、2015、2012、mingw g++ 和 clang。一些特别落后的企业机构有时会坚持使用更旧的 MSVC。因此，除非您为所有这些用户提供 shims，否则 C++ 接口基本上是一个失败的原因。在持续集成 (CI) 的今天，这并非不可想象 - 您可以轻松构建使用您的 C API 的包装器，并通过与他们首选的开发系统兼容的 C++ 接口将其公开给用户。但这并不意味着你可以直接从你的 C++ 代码中弄乱他们的 C++ 对象。仍然有一个 C 中介，您仍然需要在适配器代码中使用帮助程序。例如。您不能直接删除用户提供的对象 - 您只能通过调用适配器 DLL 中的帮助器来执行此操作 - 一个使用相同运行时且 ABI 与用户的 C++ 代码兼容的帮助器。
并且不要忘记任何给定编译器版本都有二进制不兼容的运行时库 - 例如。调试与发布以及单线程与多线程。因此，对于任何 MSVC 版本，您必须提供插件开发人员将链接的四个适配器 DLL。然后您的代码也链接到该适配器，以访问用户的插件。因此，您将首先解析插件中的二进制标头以确定它正在使用的适配器 DLL 和运行时，如果它们不匹配，则会发出错误消息（插件开发人员很可能会搞砸）。然后，如果有匹配项，则加载插件 DLL。动态链接器将引入必要的适配器 DLL。然后您就可以使用适配器 DLL 来访问插件了。
之前已经这样做了，我的建议是让每个适配器 dll 为您的主机程序提供不同的 C 符号，因为总是会有多个插件，每个插件都使用不同的适配器，这只会使事情复杂化。相反，您需要通过 Windows 上的按需加载链接到所有适配器，并且只有在解析插件 DLL 以了解它正在使用什么时才访问特定的适配器。然后，当您调用适配器时，动态链接器将为真正的适配器函数解析需求负载存根。类似的方法可以在非 Windows 平台上使用，但需要编写帮助代码来提供需求链接功能 - 因此在 Unix 上显式使用 dlopen 可能是最简单的。您仍然需要解析插件的 ELF 标头以找出它使用的 C++ 运行时和它期望的适配器库，验证组合；然后才加载它。然后你会打开适配器与插件对话。在任何情况下，您都不会直接调用插件本身的任何函数——当您需要跨越 C++ 运行时边界时，只有适配器才能安全地执行此操作。可能有更简单的方法来做这一切，但我的经验是它们只能完成 99% 的工作，所以最终这里没有便宜的解决方案——除非有人编写了一个开源项目（或产品）来完成这一切。如果您涉足其中，您将被期望了解肮脏的实现细节并处理 C++ 运行时错误。因此，如果您想避免所有这些 - 不要与需要可加载库的 C++ 用户可见 API 混淆。
您当然可以为用户做一个只有标题的 C 到 C++ 的桥接，但令人惊讶的是，有些用户不喜欢只有标题的解决方案。叹。我怎么知道？我必须摆脱只有标题的界面才能提高客户的坚持度……那天我像疯子一样哭着笑着。