如何用 C++ 实现适配器框架适用于 Linux 和 Windows

Question

这就是我想做的事情：

我正在开发一个支持插件的跨平台 IDE（Linux 和 Windows）。我需要使用类似于 Eclipse 提供的适配器框架来支持可扩展性。有关更多详细信息，请参阅此处，但基本上我需要以下内容：

让 Adaptee 和 Adapted 成为完全不相关的类，它们已经存在，并且我们不允许以任何方式更改。我想创建一个 AdapterManager 类，它有一个方法

template <class Adaptee, class Adapted> Adapted* adapt( Adaptee* object);

，该方法将在给定 Adaptee 实例的情况下创建 Adapted 实例。实例的具体创建方式取决于适配器函数，该函数必须向 AdapterManager 注册。每个新插件应该能够为任意类型提供适配器功能。

以下是我对可能的解决方案以及它不起作用的原因的想法：

• C++11 的 RTTI 函数和 type_info 类提供了一个 hash_code() 方法，该方法返回程序中每种类型的唯一整数。请参阅此处。因此，AdapterManager 可以简单地包含一个映射，给定 Adaptee 和 Adapter 类的哈希码，返回一个指向适配器函数的函数指针。这使得上面的 adapt() 函数的实现变得简单：

  模板<类Adaptee，类Adapted>已适配* AdapterManager::adapt( 适配者* 对象)
  {
    AdapterMapKey mk( typeid(Adapted).hash_code(), typeid(Adaptee).hash_code());
    AdapterFunction af = adapterMap.get(mk);
    if (!af) 返回 nullptr；
    返回（改编*）af（对象）；
  }
  

  任何插件都可以通过简单地将附加功能插入到地图中来轻松扩展框架。另请注意，如果存在向 AdapterManager 注册的相应适配器函数，则任何插件都可以尝试将任何类适配到任何其他类，并且无论是谁注册的，都会成功。

• 这样做的一个问题是模板和插件（共享对象/DLL）的组合。由于两个插件可以使用相同的参数实例化模板类，因此这可能会导致相应 type_info 结构的两个单独实例以及可能不同的 hash_code() 结果，这将打破上述机制。从一个插件注册的适配器函数可能并不总是在另一插件中工作。
• 在Linux中，动态链接器似乎能够根据这个（第 4.2 点）。然而，真正的问题是在 Windows 中，似乎每个 DLL 都会获得自己的模板实例化版本，无论它是否也在其他加载的 DLL 或主可执行文件中定义。与 Linux 中使用的动态链接器相比，动态链接器似乎相当不灵活。
• 我考虑过使用显式模板实例化，这似乎可以减少问题，但仍然无法解决问题，因为两个不同的插件可能仍然以相同的方式实例化相同的模板。

问题：

1. 有谁知道在 Windows 中实现此目的的方法吗？如果允许您修改现有的类，这会有帮助吗？
2. 您是否知道另一种在 C++ 中实现此功能的方法，同时仍然保留所有所需的属性：不更改现有类、使用模板、支持插件并且是跨平台的？

更新1：
该项目使用 Qt 框架来完成许多事情，包括插件基础设施。 Qt 确实有助于跨平台开发。如果您知道该问题的 Qt 特定解决方案，也很受欢迎。

更新2：
nm的评论让我意识到我只知道理论上的问题，并没有实际测试过。因此，我使用以下定义在 Windows 和 Linux 中进行了一些测试：

template <class T>
class TypeIdTest {
    public:
        virtual ~TypeIdTest() {};
        static int data;
};
template <class T> int TypeIdTest<T>::data;

此类在两个不同的共享库/DLL 中使用 T=int 进行实例化。这两个库都是在运行时显式加载的。以下是我的发现：

在Linux中，一切正常：

• 两个实例化使用相同的vtable。
• typeid 返回的对象位于同一地址。
• 甚至静态数据成员也是相同的。
• 因此，模板在多个动态加载的共享库中实例化的事实绝对没有区别。链接器似乎只是使用第一个加载的实例化并忽略其余的实例化。

在Windows中，这两个实例化“有些”不同：

• 不同实例的typeid返回不同位置的type_info对象地址。然而，当使用 == 进行测试时，这些对象是相等的。相应的哈希码也相等。在 Windows 上，类型之间的相等性似乎是使用类型名称建立的 - 这是有道理的。到目前为止，一切都很好。
• 然而，两个实例的vtables是不同的。我不确定这有多大问题。在我的测试中，我能够使用 dynamic_cast 将 TypeIdTest 实例向下转换为跨共享库边界的派生类型。
• 还有一个问题是每个实例化都使用自己的静态字段data副本。这可能会导致很多问题，并且基本上不允许模板类中存在静态字段。

总的来说，即使在 Windows 中，情况似乎也没有我想象的那么糟糕，但考虑到模板实例化仍然使用不同的 vtable 和静态存储，我仍然不愿意使用这种方法。有谁知道如何避免这个问题？我没有找到任何解决方案。

Answer 1

我认为 Boost Extension 正是解决这个问题域：

• http:// /boost-extension.redshoelace.com/docs/boost/extension/index.html

  <块引用>

  （准备将该库提交给 Boost 进行审核）

您尤其会对作者在 此博文：“跨 DLL 边界的资源管理：

RTTI 并不总是按预期跨 DLL 边界运行。查看 type_info 类，看看我是如何处理这个问题的。

我不确定他的解决方案是否真的可靠，但他之前确实有过这个想法。事实上，有一些使用 Boost Extensions 的示例，您可以尝试一下，您可能想使用它。