如何动态加载dll并继承该类？
要动态加载 DLL 并继承其中的类，这在 C++ 中是一个非常实用且常见的技术，尤其是在需要插件化、模块化设计或者需要在运行时根据配置加载不同功能的时候。这通常涉及到 Windows API 的一些函数，并且需要你对 C++ 的面向对象和动态链接库有深入的理解。
下面我会详细讲解这个过程，并尽量模拟一个开发者实际操作的思路和遇到的问题。
核心思路：
1. DLL 准备： 首先，你需要有一个 DLL 文件，这个 DLL 里包含了一个你想要加载和继承的类。这个类通常会有一个公共的基类（或者接口），这样你才能知道如何与它交互。
2. 加载 DLL： 运行时，你需要找到那个 DLL 文件，然后把它“塞”到你的程序进程里。
3. 获取类（或者函数）： DLL 加载成功后，你需要找到 DLL 内部你需要的那个类的构造函数或者一个创建对象的工厂函数。
4. 创建对象并继承（或者说，通过基类指针操作）： 然后，你就可以通过获取到的构造函数或者工厂函数创建一个该类的实例，并将它转换为你程序中定义的那个基类指针。之后，你就可以像使用自己写的类一样使用这个动态加载的类了。
让我们一步步拆解：
第一步：设计你的 DLL 和基类
想象一下，我们要做一个简单的计算器插件系统。
1. 定义一个通用的接口（基类）：
在你的主应用程序（EXE）和将要生成的 DLL 中，都需要有这个基类的定义。为了让它们“认识”对方，最直接的方式是在你的主应用程序中定义一个抽象基类，并且导出它。DLL 中的类将继承这个基类。
主应用程序 (e.g., `MyCalculatorApp.cpp`)：
```cpp
pragma once // 避免头文件被重复包含
// 定义一个抽象基类，它将是 DLL 中类的“契约”
class ICalculator {
public:
virtual ~ICalculator() = default; // 虚析构函数非常重要！
virtual int calculate(int a, int b) = 0; // 纯虚函数，需要子类实现
virtual const char getName() = 0; // 示例：获取插件名称
};
```
2. 创建你的 DLL 项目：
你需要创建一个新的 DLL 项目。在这个 DLL 项目里，你需要实现一个继承自 `ICalculator` 的具体类，并且需要提供一个函数，用来创建这个类的实例，并且返回 `ICalculator` 的指针。
DLL 项目 (e.g., `MyAddPlugin.h`)：
```cpp
pragma once
include "ICalculator.h" // 包含主应用程序定义的基类头文件
// DLL 中实现的具体类
class AddCalculator : public ICalculator {
public:
int calculate(int a, int b) override {
return a + b;
}
const char getName() override {
return "Addition Plugin";
}
};
// 导出这个函数，以便主程序能够调用它来获取插件实例
// 注意：这里的 extern "C" 和 __declspec(dllexport) 是关键
extern "C" __declspec(dllexport) ICalculator CreateCalculatorInstance();
```
DLL 项目 (e.g., `MyAddPlugin.cpp`)：
```cpp
include "MyAddPlugin.h"
// 实现创建实例的函数
ICalculator CreateCalculatorInstance() {
return new AddCalculator(); // 在堆上创建实例
}
```
关键点解释：
`pragma once`: 确保头文件只被包含一次，这是一个好习惯。
`virtual ~ICalculator() = default;`: 极其重要！ 当你通过基类指针删除派生类对象时，如果没有虚析构函数，只会调用基类的析构函数，而派生类的析构函数不会被调用，这会导致内存泄漏。
`virtual ... = 0;`: 纯虚函数，将 `ICalculator` 变成了一个抽象类，强制派生类实现这些方法。
`__declspec(dllexport)`: 这个 MSVC 特有的关键字用于标记哪些函数或类成员是可以被 DLL 外部访问的（即导出）。
`extern "C"`: 这是非常关键的一步。C++ 的函数名会因为名字修饰（Name Mangling）而包含参数类型、命名空间等信息，这使得 C++ 函数的调用约定和签名在不同编译单元之间可能不一致。`extern "C"` 会告诉编译器使用 C 的函数名修饰规则，这意味着函数名会非常“干净”，就像 C 函数一样，更容易在外部通过字符串来查找。
第二步：动态加载 DLL
现在，你的主应用程序需要负责找到并加载这个 DLL。
主应用程序 (e.g., `MyCalculatorApp.cpp`)：
```cpp
include
include // Windows API 的核心头文件
include "ICalculator.h" // 包含你的基类定义
// 定义一个类型别名，方便表示我们将要调用的函数指针
typedef ICalculator (CreateCalculatorFunc)();
int main() {
const char dllFileName = "MyAddPlugin.dll"; // DLL 的文件名
HMODULE hDll = NULL; // 用于存放 DLL 模块句柄的变量
CreateCalculatorFunc createFunc = NULL; // 函数指针
ICalculator calculator = NULL; // 指向插件类实例的基类指针
// 1. 加载 DLL
// LoadLibraryA 函数用于加载 DLL。它返回一个模块句柄 (HMODULE)。
// 如果成功，hDll 将是一个非 NULL 的值。
// DLL 必须在程序的执行路径中，或者在系统 PATH 环境变量指定的路径中。
hDll = LoadLibraryA(dllFileName);
if (hDll == NULL) {
std::cerr << "Error: Could not load DLL '" << dllFileName << "'. Error code: " << GetLastError() << std::endl;
return 1; // 加载失败，打印错误信息并退出
}
std::cout << "Successfully loaded DLL: " << dllFileName << std::endl;
// 2. 获取 DLL 中函数的地址
// GetProcAddress 函数用于获取 DLL 中导出的函数的地址。
// 你需要提供模块句柄 (hDll) 和要查找的导出函数的名称（字符串）。
// 我们之前在 DLL 中导出了 CreateCalculatorInstance 函数。
createFunc = (CreateCalculatorFunc)GetProcAddress(hDll, "CreateCalculatorInstance");
if (createFunc == NULL) {
std::cerr << "Error: Could not find function 'CreateCalculatorInstance' in DLL." << std::endl;
// 在退出前，别忘了卸载 DLL
FreeLibrary(hDll);
return 1; // 查找函数失败
}
std::cout << "Successfully found 'CreateCalculatorInstance' function." << std::endl;
// 3. 调用函数创建插件实例
// 现在我们有了创建函数的地址，可以直接调用它来创建插件对象。
calculator = createFunc();
if (calculator == NULL) {
std::cerr << "Error: Failed to create plugin instance." << std::endl;
FreeLibrary(hDll); // 卸载 DLL
return 1; // 创建实例失败
}
std::cout << "Successfully created plugin instance." << std::endl;
// 4. 使用插件（通过基类指针）
// 现在，calculator 是一个指向 AddCalculator 实例的 ICalculator 指针。
// 我们可以调用 ICalculator 接口中定义的任何方法。
int result = calculator>calculate(10, 20);
std::cout << "Plugin '" << calculator>getName() << "' calculated: " << result << std::endl;
// 5. 清理工作
// 使用完 DLL 后，应该调用 FreeLibrary 来卸载 DLL，释放其占用的资源。
// 同时，由于我们在 DLL 中是 new 的对象，所以需要 delete 它。
// 注意：delete calculator 必须在 FreeLibrary 之前，因为 delete 会调用虚析构函数，
// 而虚析构函数的实现可能依赖于 DLL 的内存管理。
if (calculator) {
delete calculator; // 释放插件实例
calculator = NULL;
}
if (hDll) {
FreeLibrary(hDll); // 卸载 DLL
hDll = NULL;
}
std::cout << "Plugin unloaded. Program finished." << std::endl;
return 0;
}
```
关键 Windows API 函数解释：
`LoadLibraryA(LPCSTR lpFileName)`:
功能：将一个 DLL 加载到调用进程的地址空间。
参数：`lpFileName` 是 DLL 文件的名称（ANSI 字符串）。还有 `LoadLibraryW` 用于 Unicode 字符串。
返回值：如果成功，返回 DLL 的模块句柄 (HMODULE)，这是一个指向 DLL 映像在内存中表示的句柄。如果失败，返回 `NULL`。
查找 DLL 的位置：Windows 会按照一定的顺序查找 DLL，通常是：
1. 包含应用程序可执行文件的目录。
2. 当前工作的目录。
3. Windows 系统目录 (`System32` 或 `SysWOW64`)。
4. Windows 目录。
5. PATH 环境变量指定的目录。
为了安全起见，最好把 DLL 放在和 EXE 同一个目录下，或者明确指定 DLL 的完整路径。
`GetProcAddress(HMODULE hModule, LPCSTR lpProcName)`:
功能：检索指定 DLL 中指定导出函数的地址。
参数：`hModule` 是 `LoadLibrary` 返回的模块句柄；`lpProcName` 是要查找的导出函数的名称（C 风格的字符串，即 extern "C" 名字）。
返回值：如果成功，返回导出函数的地址（一个 `FARPROC` 类型，通常会被强制转换为函数指针）；如果失败，返回 `NULL`。
`FreeLibrary(HMODULE hModule)`:
功能：从调用进程的地址空间卸载 DLL。
参数：`hModule` 是 `LoadLibrary` 返回的模块句柄。
返回值：如果成功，返回非零值；如果失败，返回零。
重要性：当不再需要 DLL 时，调用此函数可以释放 DLL 占用的内存和系统资源。如果一个 DLL 被多个程序加载，`FreeLibrary` 只是递减该 DLL 的引用计数；当引用计数变为零时，DLL 才会被真正卸载。
`GetLastError()`:
功能：获取最后一次由 Windows API 函数设置的错误代码。
用途：当 API 调用失败（返回 `NULL` 或 `FALSE`）时，调用 `GetLastError()` 可以获取更详细的错误信息，帮助调试。
总结与注意事项
1. ABI 兼容性： 最重要的一点是，主程序和 DLL 必须使用相同的 C++ 运行时库 (CRT)。如果主程序是 Release 版本，DLL 也必须是 Release 版本；如果使用了特定的 STL 实现，也需要保持一致。否则，可能会出现 ABI 不兼容导致的崩溃。通常，建议在 Visual Studio 中将两者都设置为“多线程 DLL” (/MD) 或“多线程调试 DLL” (/MDd)。
2. 头文件共享： 你的基类头文件 (`ICalculator.h`) 需要被 DLL 项目包含，以便 DLL 中的类正确继承。通常的做法是，将这个共享的基类头文件放在一个公共的目录，然后在主程序和 DLL 项目的包含路径中都添加这个目录。
3. 内存管理： 谁创建，谁负责销毁。在这个例子中，DLL 中的 `CreateCalculatorInstance` 函数在堆上 `new` 了 `AddCalculator` 对象。因此，主程序在 `delete` 它时，需要确保 DLL 已经加载并且其内存管理机制（例如析构函数）可以被调用。这就是为什么 `delete calculator;` 要在 `FreeLibrary(hDll);` 之前执行。
4. 导出符号： 确保你想要从 DLL 中访问的函数（如 `CreateCalculatorInstance`）被 `__declspec(dllexport)` 和 `extern "C"` 正确导出。
5. 错误处理： 务必检查 `LoadLibraryA` 和 `GetProcAddress` 的返回值，并使用 `GetLastError()` 来诊断问题。
6. 类型安全： 使用函数指针（如 `CreateCalculatorFunc`）来调用 DLL 中的函数，并确保函数签名与声明的一致。
7. 多线程： 如果你的插件是多线程的，或者主程序是多线程的，需要考虑线程同步和资源共享的问题。
8. 平台差异： 上述代码使用了 Windows API (`windows.h`, `LoadLibrary`, `GetProcAddress`, `FreeLibrary`)。如果在 Linux 或 macOS 上，需要使用 POSIX 的 `dlopen`, `dlsym`, `dlclose` 等函数。
通过这种方式，你的主程序就可以像使用本地编译的类一样，在运行时灵活地加载和使用 DLL 中的功能，实现了强大的插件化能力。
下面我会详细讲解这个过程，并尽量模拟一个开发者实际操作的思路和遇到的问题。
核心思路：
1. DLL 准备： 首先，你需要有一个 DLL 文件，这个 DLL 里包含了一个你想要加载和继承的类。这个类通常会有一个公共的基类（或者接口），这样你才能知道如何与它交互。
2. 加载 DLL： 运行时，你需要找到那个 DLL 文件，然后把它“塞”到你的程序进程里。
3. 获取类（或者函数）： DLL 加载成功后，你需要找到 DLL 内部你需要的那个类的构造函数或者一个创建对象的工厂函数。
4. 创建对象并继承（或者说，通过基类指针操作）： 然后，你就可以通过获取到的构造函数或者工厂函数创建一个该类的实例，并将它转换为你程序中定义的那个基类指针。之后，你就可以像使用自己写的类一样使用这个动态加载的类了。
让我们一步步拆解：
第一步：设计你的 DLL 和基类
想象一下，我们要做一个简单的计算器插件系统。
1. 定义一个通用的接口（基类）：
在你的主应用程序（EXE）和将要生成的 DLL 中，都需要有这个基类的定义。为了让它们“认识”对方，最直接的方式是在你的主应用程序中定义一个抽象基类，并且导出它。DLL 中的类将继承这个基类。
主应用程序 (e.g., `MyCalculatorApp.cpp`)：
```cpp
pragma once // 避免头文件被重复包含
// 定义一个抽象基类，它将是 DLL 中类的“契约”
class ICalculator {
public:
virtual ~ICalculator() = default; // 虚析构函数非常重要！
virtual int calculate(int a, int b) = 0; // 纯虚函数，需要子类实现
virtual const char getName() = 0; // 示例：获取插件名称
};
```
2. 创建你的 DLL 项目：
你需要创建一个新的 DLL 项目。在这个 DLL 项目里，你需要实现一个继承自 `ICalculator` 的具体类，并且需要提供一个函数，用来创建这个类的实例，并且返回 `ICalculator` 的指针。
DLL 项目 (e.g., `MyAddPlugin.h`)：
```cpp
pragma once
include "ICalculator.h" // 包含主应用程序定义的基类头文件
// DLL 中实现的具体类
class AddCalculator : public ICalculator {
public:
int calculate(int a, int b) override {
return a + b;
}
const char getName() override {
return "Addition Plugin";
}
};
// 导出这个函数，以便主程序能够调用它来获取插件实例
// 注意：这里的 extern "C" 和 __declspec(dllexport) 是关键
extern "C" __declspec(dllexport) ICalculator CreateCalculatorInstance();
```
DLL 项目 (e.g., `MyAddPlugin.cpp`)：
```cpp
include "MyAddPlugin.h"
// 实现创建实例的函数
ICalculator CreateCalculatorInstance() {
return new AddCalculator(); // 在堆上创建实例
}
```
关键点解释：
`pragma once`: 确保头文件只被包含一次，这是一个好习惯。
`virtual ~ICalculator() = default;`: 极其重要！ 当你通过基类指针删除派生类对象时，如果没有虚析构函数，只会调用基类的析构函数，而派生类的析构函数不会被调用，这会导致内存泄漏。
`virtual ... = 0;`: 纯虚函数，将 `ICalculator` 变成了一个抽象类，强制派生类实现这些方法。
`__declspec(dllexport)`: 这个 MSVC 特有的关键字用于标记哪些函数或类成员是可以被 DLL 外部访问的（即导出）。
`extern "C"`: 这是非常关键的一步。C++ 的函数名会因为名字修饰（Name Mangling）而包含参数类型、命名空间等信息，这使得 C++ 函数的调用约定和签名在不同编译单元之间可能不一致。`extern "C"` 会告诉编译器使用 C 的函数名修饰规则，这意味着函数名会非常“干净”，就像 C 函数一样，更容易在外部通过字符串来查找。
第二步：动态加载 DLL
现在，你的主应用程序需要负责找到并加载这个 DLL。
主应用程序 (e.g., `MyCalculatorApp.cpp`)：
```cpp
include
include
include "ICalculator.h" // 包含你的基类定义
// 定义一个类型别名，方便表示我们将要调用的函数指针
typedef ICalculator (CreateCalculatorFunc)();
int main() {
const char dllFileName = "MyAddPlugin.dll"; // DLL 的文件名
HMODULE hDll = NULL; // 用于存放 DLL 模块句柄的变量
CreateCalculatorFunc createFunc = NULL; // 函数指针
ICalculator calculator = NULL; // 指向插件类实例的基类指针
// 1. 加载 DLL
// LoadLibraryA 函数用于加载 DLL。它返回一个模块句柄 (HMODULE)。
// 如果成功，hDll 将是一个非 NULL 的值。
// DLL 必须在程序的执行路径中，或者在系统 PATH 环境变量指定的路径中。
hDll = LoadLibraryA(dllFileName);
if (hDll == NULL) {
std::cerr << "Error: Could not load DLL '" << dllFileName << "'. Error code: " << GetLastError() << std::endl;
return 1; // 加载失败，打印错误信息并退出
}
std::cout << "Successfully loaded DLL: " << dllFileName << std::endl;
// 2. 获取 DLL 中函数的地址
// GetProcAddress 函数用于获取 DLL 中导出的函数的地址。
// 你需要提供模块句柄 (hDll) 和要查找的导出函数的名称（字符串）。
// 我们之前在 DLL 中导出了 CreateCalculatorInstance 函数。
createFunc = (CreateCalculatorFunc)GetProcAddress(hDll, "CreateCalculatorInstance");
if (createFunc == NULL) {
std::cerr << "Error: Could not find function 'CreateCalculatorInstance' in DLL." << std::endl;
// 在退出前，别忘了卸载 DLL
FreeLibrary(hDll);
return 1; // 查找函数失败
}
std::cout << "Successfully found 'CreateCalculatorInstance' function." << std::endl;
// 3. 调用函数创建插件实例
// 现在我们有了创建函数的地址，可以直接调用它来创建插件对象。
calculator = createFunc();
if (calculator == NULL) {
std::cerr << "Error: Failed to create plugin instance." << std::endl;
FreeLibrary(hDll); // 卸载 DLL
return 1; // 创建实例失败
}
std::cout << "Successfully created plugin instance." << std::endl;
// 4. 使用插件（通过基类指针）
// 现在，calculator 是一个指向 AddCalculator 实例的 ICalculator 指针。
// 我们可以调用 ICalculator 接口中定义的任何方法。
int result = calculator>calculate(10, 20);
std::cout << "Plugin '" << calculator>getName() << "' calculated: " << result << std::endl;
// 5. 清理工作
// 使用完 DLL 后，应该调用 FreeLibrary 来卸载 DLL，释放其占用的资源。
// 同时，由于我们在 DLL 中是 new 的对象，所以需要 delete 它。
// 注意：delete calculator 必须在 FreeLibrary 之前，因为 delete 会调用虚析构函数，
// 而虚析构函数的实现可能依赖于 DLL 的内存管理。
if (calculator) {
delete calculator; // 释放插件实例
calculator = NULL;
}
if (hDll) {
FreeLibrary(hDll); // 卸载 DLL
hDll = NULL;
}
std::cout << "Plugin unloaded. Program finished." << std::endl;
return 0;
}
```
关键 Windows API 函数解释：
`LoadLibraryA(LPCSTR lpFileName)`:
功能：将一个 DLL 加载到调用进程的地址空间。
参数：`lpFileName` 是 DLL 文件的名称（ANSI 字符串）。还有 `LoadLibraryW` 用于 Unicode 字符串。
返回值：如果成功，返回 DLL 的模块句柄 (HMODULE)，这是一个指向 DLL 映像在内存中表示的句柄。如果失败，返回 `NULL`。
查找 DLL 的位置：Windows 会按照一定的顺序查找 DLL，通常是：
1. 包含应用程序可执行文件的目录。
2. 当前工作的目录。
3. Windows 系统目录 (`System32` 或 `SysWOW64`)。
4. Windows 目录。
5. PATH 环境变量指定的目录。
为了安全起见，最好把 DLL 放在和 EXE 同一个目录下，或者明确指定 DLL 的完整路径。
`GetProcAddress(HMODULE hModule, LPCSTR lpProcName)`:
功能：检索指定 DLL 中指定导出函数的地址。
参数：`hModule` 是 `LoadLibrary` 返回的模块句柄；`lpProcName` 是要查找的导出函数的名称（C 风格的字符串，即 extern "C" 名字）。
返回值：如果成功，返回导出函数的地址（一个 `FARPROC` 类型，通常会被强制转换为函数指针）；如果失败，返回 `NULL`。
`FreeLibrary(HMODULE hModule)`:
功能：从调用进程的地址空间卸载 DLL。
参数：`hModule` 是 `LoadLibrary` 返回的模块句柄。
返回值：如果成功，返回非零值；如果失败，返回零。
重要性：当不再需要 DLL 时，调用此函数可以释放 DLL 占用的内存和系统资源。如果一个 DLL 被多个程序加载，`FreeLibrary` 只是递减该 DLL 的引用计数；当引用计数变为零时，DLL 才会被真正卸载。
`GetLastError()`:
功能：获取最后一次由 Windows API 函数设置的错误代码。
用途：当 API 调用失败（返回 `NULL` 或 `FALSE`）时，调用 `GetLastError()` 可以获取更详细的错误信息，帮助调试。
总结与注意事项
1. ABI 兼容性： 最重要的一点是，主程序和 DLL 必须使用相同的 C++ 运行时库 (CRT)。如果主程序是 Release 版本，DLL 也必须是 Release 版本；如果使用了特定的 STL 实现，也需要保持一致。否则，可能会出现 ABI 不兼容导致的崩溃。通常，建议在 Visual Studio 中将两者都设置为“多线程 DLL” (/MD) 或“多线程调试 DLL” (/MDd)。
2. 头文件共享： 你的基类头文件 (`ICalculator.h`) 需要被 DLL 项目包含，以便 DLL 中的类正确继承。通常的做法是，将这个共享的基类头文件放在一个公共的目录，然后在主程序和 DLL 项目的包含路径中都添加这个目录。
3. 内存管理： 谁创建，谁负责销毁。在这个例子中，DLL 中的 `CreateCalculatorInstance` 函数在堆上 `new` 了 `AddCalculator` 对象。因此，主程序在 `delete` 它时，需要确保 DLL 已经加载并且其内存管理机制（例如析构函数）可以被调用。这就是为什么 `delete calculator;` 要在 `FreeLibrary(hDll);` 之前执行。
4. 导出符号： 确保你想要从 DLL 中访问的函数（如 `CreateCalculatorInstance`）被 `__declspec(dllexport)` 和 `extern "C"` 正确导出。
5. 错误处理： 务必检查 `LoadLibraryA` 和 `GetProcAddress` 的返回值，并使用 `GetLastError()` 来诊断问题。
6. 类型安全： 使用函数指针（如 `CreateCalculatorFunc`）来调用 DLL 中的函数，并确保函数签名与声明的一致。
7. 多线程： 如果你的插件是多线程的，或者主程序是多线程的，需要考虑线程同步和资源共享的问题。
8. 平台差异： 上述代码使用了 Windows API (`windows.h`, `LoadLibrary`, `GetProcAddress`, `FreeLibrary`)。如果在 Linux 或 macOS 上，需要使用 POSIX 的 `dlopen`, `dlsym`, `dlclose` 等函数。
通过这种方式，你的主程序就可以像使用本地编译的类一样，在运行时灵活地加载和使用 DLL 中的功能，实现了强大的插件化能力。
网友意见
我觉得你的想法很混乱的，一会儿是源文件，一会儿是dll，一会儿源文件了要加密于是变成dll，一会儿为了加载dll又要搞一个源文件，那么你到底是想干什么？
两句话：
1) 把你想解决的问题的思路理清楚再来想解决方案
2) 把你想解决的问题，以及你设想中的解决方案分开说，不要混在一起。
从源代码生成dll，动态加载dll，动态生成类来继承dll中某个类都是不算复杂的工作。当然你加载扩展时，反而需要生成扩展中的子类（也就是反过来还要扩展那个插件），估计做法方向错了。一般都是定义个插件的协议，让扩展实现，然后加载扩展后根据协议操作。例如，接口就是种协议。
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