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将C++程序打包成SO库并调用的详细流程

2025年11月04日 C/C++ 我要评论
一、so 库的基本概念动态链接库(so):在程序运行时被加载,多个程序可共享同一 so 库,节省内存优点:减小可执行文件体积、便于模块更新(无需重新编译主程序)核心:通过extern "c&

一、so 库的基本概念

  • 动态链接库(so):在程序运行时被加载,多个程序可共享同一 so 库,节省内存
  • 优点:减小可执行文件体积、便于模块更新(无需重新编译主程序)
  • 核心:通过extern "c"解决 c++ 名称修饰问题,确保库函数能被正确识别

二、创建 so 库的步骤

1. 准备源文件

假设有一个简单的数学运算模块,包含头文件和实现文件:

math_utils.h(头文件)

#ifndef math_utils_h
#define math_utils_h
 
// 用extern "c"包裹,避免c++名称修饰
#ifdef __cplusplus
extern "c" {
#endif
 
// 加法
int add(int a, int b);
 
// 乘法
int multiply(int a, int b);
 
#ifdef __cplusplus
}
#endif
 
#endif // math_utils_h

math_utils.cpp(实现文件)

#include "math_utils.h"
 
// 加法实现
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
 
// 乘法实现
int multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

2. 编译生成 so 库

使用g++编译,关键参数:

  • -fpic:生成位置无关代码(必选,确保库可被多个程序共享)
  • -shared:指定生成动态链接库
  • -o:指定输出文件名(惯例以lib开头,.so结尾)

编译命令:

g++ -fpic -shared -o libmath_utils.so math_utils.cpp

执行后会生成libmath_utils.so文件

三、调用 so 库的两种方式

方式 1:编译时链接(静态加载)

1. 编写调用程序main.cpp

#include <iostream>
#include "math_utils.h"
 
int main() {
    int a = 10, b = 20;
    
    std::cout << "a + b = " << add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a * b = " << multiply(a, b) << std::endl;
    
    return 0;
}

2. 编译调用程序

编译时需要指定:

  • 库所在路径(-l.表示当前目录)
  • 库名称(-lmath_utils,省略lib前缀和.so后缀)

编译命令:

g++ main.cpp -o main -l. -lmath_utils

3. 运行程序

直接运行生成的可执行文件:

./main

可能的错误
若提示error while loading shared libraries: libmath_utils.so: cannot open shared object file: no such file or directory,解决方法:

  • 临时方案:export ld_library_path=.:$ld_library_path
  • 永久方案:将 so 库复制到/usr/lib/usr/local/lib目录

方式 2:运行时动态加载(使用dlfcn.h)

这种方式无需在编译时链接库,可在程序运行中动态加载,适合插件化设计。

1. 编写动态加载程序dynamic_main.cpp

#include <iostream>
#include <dlfcn.h>  // 动态加载头文件
 
int main() {
    // 加载so库
    void* handle = dlopen("./libmath_utils.so", rtld_lazy);
    if (!handle) {
        std::cerr << "加载库失败: " << dlerror() << std::endl;
        return 1;
    }
 
    // 获取函数指针(注意:函数指针类型必须与实际函数匹配)
    typedef int (*addfunc)(int, int);
    addfunc add = (addfunc)dlsym(handle, "add");
    
    typedef int (*multiplyfunc)(int, int);
    multiplyfunc multiply = (multiplyfunc)dlsym(handle, "multiply");
 
    // 检查函数是否获取成功
    const char* error;
    if ((error = dlerror()) != null) {
        std::cerr << "获取函数失败: " << error << std::endl;
        dlclose(handle);
        return 1;
    }
 
    // 调用函数
    int a = 10, b = 20;
    std::cout << "a + b = " << add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a * b = " << multiply(a, b) << std::endl;
 
    // 关闭库
    dlclose(handle);
    return 0;
}

2. 编译动态加载程序

需要链接动态加载库-ldl

g++ dynamic_main.cpp -o dynamic_main -ldl

3. 运行程序

./dynamic_main

四、高级用法:带类的 so 库

c++ 的类也可以封装到 so 库中,但需要特殊处理(因为extern "c"不支持类)。

1. 定义带纯虚函数的接口类

calculator.h

#ifndef calculator_h
#define calculator_h
 
class calculator {
public:
    // 纯虚函数(接口)
    virtual int add(int a, int b) = 0;
    virtual int multiply(int a, int b) = 0;
    virtual ~calculator() {} // 虚析构函数
};
 
// 提供c风格的创建和销毁函数
extern "c" {
    calculator* create_calculator();
    void destroy_calculator(calculator* calc);
}
 
#endif // calculator_h

2. 实现接口类

calculator_impl.cpp

#include "calculator.h"
 
class calculatorimpl : public calculator {
public:
    int add(int a, int b) override {
        return a + b;
    }
    
    int multiply(int a, int b) override {
        return a * b;
    }
};
 
// 实现c风格的创建和销毁函数
extern "c" {
    calculator* create_calculator() {
        return new calculatorimpl();
    }
    
    void destroy_calculator(calculator* calc) {
        delete calc;
    }
}

3. 编译 so 库

g++ -fpic -shared -o libcalculator.so calculator_impl.cpp

4. 调用带类的 so 库

use_calculator.cpp

#include <iostream>
#include "calculator.h"
 
int main() {
    // 创建对象
    calculator* calc = create_calculator();
    
    // 调用方法
    int a = 10, b = 20;
    std::cout << "a + b = " << calc->add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "a * b = " << calc->multiply(a, b) << std::endl;
    
    // 销毁对象
    destroy_calculator(calc);
    return 0;
}

编译调用程序

g++ use_calculator.cpp -o use_calc -l. -lcalculator

五、注意事项

  1. 名称修饰问题:c++ 会对函数名进行修饰(添加参数类型信息),必须用extern "c"包裹导出函数,确保 c 风格的函数名
  2. 版本兼容性:修改 so 库后,若函数签名不变,调用程序无需重新编译
  3. 内存管理:在 so 库中分配的内存,应在同一库中释放,避免跨库内存管理问题
  4. 依赖问题:若 so 库依赖其他库,需要确保这些库在运行时可被找到
  5. 调试:可使用nm -d libxxx.so查看 so 库导出的函数列表

通过以上步骤,你可以将 c++ 代码封装为 so 库,并灵活地在其他程序中调用,这在大型项目模块化开发中非常实用。

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