C++插件化 NDD源码的插件机制实现解析

目录

• NDD介绍
• 插件的优势
• NDD插件机制分析
• 插件接口
• 插件实现
• NDD插件加载过程

插件机制是一种框架，允许开发人员简单地在应用程序中添加或扩展功能。它使广泛使用，因为它可以作为模块被重复使用，并使它们更易于维护和扩展，因此它们在应用程序中非常有用。插件机制允许管理员在需要时轻松安装和卸载插件，而无需对基础应用程序做出更改。

NDD介绍

这里再介绍推荐下优秀的国产软件开源项目 NDD（notepad--）。一个支持windows/linux/mac的文本编辑器，目标是要国产替换同类软件。对比其它竞品Notepad类软件而言，优势是可以跨平台，支持linux mac操作系统。期待国人参与开源，贡献更多有意思的插件。

gitee仓库地址：https://gitee.com/cxasm/notepad--

插件的优势

基于插件的扩展性，进而实现业务模块儿的独立和解耦，增加可维护性和可扩展性。插件使得第三方开发人员可以为系统做增值和拓展工作，也可以使其他开发人员协同开发相互配合，增加新的功能而不破坏现有的核心功能。插件化还能够促进将关注点分开，保证隐藏实现细节，且可以将测试独立开来，并最具有实践意义。

比如强大的Eclipse的平台实际上就是一个所有功能都由插件提供的骨架。Eclipse IDE自身（包括UI和Java开发环境）仅仅是一系列挂在核心框架上的插件。

NDD的插件化实现，是一种很好的范例，让我们看到插件化机制的好处，可以灵活的对软件进行功能拓展，以下对NDD的插件化实现原理做下分析。

NDD插件机制分析

用C++实现插件机制的基本思路是：

一、应用程序（框架）提供出插件接口。

二、由用户或第三方实现这些接口，并编译出相应的动态库（即插件）；

三、将所有插件放到某个特定目录，应用程序（框架）运行时会自动搜索该目录，并动态加载目录中的插件。

按照以上思路，分析下NDD源码中的插件机制实现。

插件接口

NDD源码中提供出来的插件接口有两个，接口声明如下：

#define NDD_EXPORT __declspec(dllexport)

#ifdef __cplusplus
	extern "C" {
#endif

	NDD_EXPORT bool NDD_PROC_IDENTIFY(NDD_PROC_DATA* pProcData);
	NDD_EXPORT int NDD_PROC_MAIN(QWidget* pNotepad, const QString& strFileName, std::function<QsciScintilla* ()>getCurEdit, NDD_PROC_DATA* procData);

#ifdef __cplusplus
	}
#endif

需要注意，插件接口必须要用extern "C"包含，因为C++的编译器会对程序中符号进行修饰，这个过程在编译器中叫符号修饰（Name Decoration）或者符号改编（Name Mangling）。如果不改为c的方式，那么动态库resolve这种查找入口方式，会找不到句柄handle入口。

以上两个接口，一个是插件的相关说明信息，一个是插件的核心功能实现。

插件实现

NDD_PROC_IDENTIFY接口最简单，就是用来让插件开发者填充插件信息用的。传进来的参数有以下信息：

struct ndd_proc_data
{
	QString m_strPlugName; //插件名称 必选
	QString m_strFilePath; //lib 插件的全局路径。必选。插件内部不用管,主程序传递下来
	QString m_strComment; //插件说明
	QString m_version; //版本号码。可选
	QString m_auther;//作者名称。可选
	int m_menuType;//菜单类型。0：不使用二级菜单 1：创建二级菜单
	QMenu* m_rootMenu;//如果m_menuType = 1，给出二级根菜单的地址。其他值nullptr

	ndd_proc_data(): m_rootMenu(nullptr), m_menuType(0)
	{

	}
};

typedef struct ndd_proc_data NDD_PROC_DATA;

bool NDD_PROC_IDENTIFY(NDD_PROC_DATA* pProcData)
{
	if(pProcData == NULL)
	{
		return false;
	}
	pProcData->m_strPlugName = QObject::tr("Hello World Plug");
	pProcData->m_strComment = QObject::tr("char to Upper.");

	pProcData->m_version = QString("v1.0");
	pProcData->m_auther = QString("yangqq.xyz");

	pProcData->m_menuType = 1;

	return true;
}

另外一个接口是NDD_PROC_MAIN这个是插件功能的具体实现接口，插件开发者可在此接口中实现插件的主要功能。

//插件的入口点接口实现
//则点击菜单栏按钮时，会自动调用到该插件的入口点函数接口。
//pNotepad:就是CCNotepad的主界面指针
//strFileName:当前插件DLL的全路径，如果不关心，则可以不使用
//getCurEdit:从NDD主程序传递过来的仿函数，通过该函数获取当前编辑框操作对象QsciScintilla
int NDD_PROC_MAIN(QWidget* pNotepad, const QString &strFileName, std::function<QsciScintilla*()>getCurEdit, NDD_PROC_DATA* pProcData)
{
    //对于不需要创建二级菜单的例子，pProcData总是nullptr。
    //该函数每次点击插件菜单时，都会被执行。
    QsciScintilla* pEdit = getCurEdit();
    if (pEdit == nullptr)
    {
	    return -1;
    }

	//务必拷贝一份pProcData，在外面会释放。
	if (pProcData != nullptr)
	{
		s_procData = *pProcData;
	}

	s_pMainNotepad = pNotepad;
	s_getCurEdit = getCurEdit;

	//做一个简单的转大写的操作
	QtTestClass* p = new QtTestClass(pNotepad,pEdit);
	//主窗口关闭时，子窗口也关闭。避免空指针操作
	p->setWindowFlag(Qt::Window);
	p->show();

	return 0;
}

完成了以上这两个接口，编译成动态dll库，其实插件开发就完成啦。如果编译器和使用的QT库同NDD发行版一致，则直接把dll库放入plugin目录即可。接下来看下NDD应用程序是如何加载和使用插件的。

NDD插件加载过程

从ndd应用程序启动到插件加载。过程大致如下：

int main(int argc, char *argv[])
{
	//可以防止某些屏幕下的字体拥挤重叠问题
	QApplication::setAttribute(Qt::AA_EnableHighDpiScaling);
#ifdef Q_OS_MAC
    MyApplication a(argc, argv);
#else
	QApplication a(argc, argv);
#endif
 //......
    CCNotePad *pMainNotepad = new CCNotePad(true);
	pMainNotepad->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);
	pMainNotepad->setShareMem(&shared);
	pMainNotepad->quickshow();

    a.exec();

}
//
//先快速让窗口展示处理，后续再去做复杂的初始化
void CCNotePad::quickshow()
{
    //......
    init_toolsMenu();
}
//
void CCNotePad::init_toolsMenu()
{
	slot_dynamicLoadToolMenu();
	//connect(ui.menuTools,&QMenu::aboutToShow,this,&CCNotePad::slot_dynamicLoadToolMenu);
}
//动态加载工具菜单项
void CCNotePad::slot_dynamicLoadToolMenu()
{
 //......
#ifdef NO_PLUGIN
	//动态加载插件
	m_pluginList.clear();
	loadPluginLib();
#endif
}

插件的加载过程在loadPluginLib()函数中，进入到plugin目录中加载插件。

#ifdef NO_PLUGIN
void CCNotePad::loadPluginLib()
{
	QString strDir = qApp->applicationDirPath();
	QDir dir(strDir);
	if (dir.cd("./plugin"))
	{
		strDir = dir.absolutePath();

		loadPluginProcs(strDir,ui.menuPlugin);
	}
}

foundCallback回调函数接口，找到插件信息后 在onPlugFound函数中处理，完成与界面菜单的绑定。

void CCNotePad::loadPluginProcs(QString strLibDir, QMenu* pMenu)
{
	std::function<void(NDD_PROC_DATA&, QMenu*)> foundCallBack = std::bind(&CCNotePad::onPlugFound, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);

	int nRet = loadProc(strLibDir, foundCallBack, pMenu);
	if (nRet > 0)
	{
		ui.statusBar->showMessage(tr("load plugin in dir %1 success, plugin num %2").arg(strLibDir).arg(nRet));
	}
}

在点击菜单后触发执行onPlugWork，如果设置的有启用二级菜单，则初始化设置二级菜单。

void CCNotePad::onPlugFound(NDD_PROC_DATA& procData, QMenu* pUserData)
{
	QMenu* pMenu = pUserData;

	if (pMenu == NULL)
	{
		return;
	}

	//创建action
	if (procData.m_menuType == 0)
	{
		QAction* pAction = new QAction(procData.m_strPlugName, pMenu);
		pMenu->addAction(pAction);
	pAction->setText(procData.m_strPlugName);
	pAction->setData(procData.m_strFilePath);
	connect(pAction, &QAction::triggered, this, &CCNotePad::onPlugWork);
	}
	else if (procData.m_menuType == 1)
	{
		//创建二级菜单
		QMenu* pluginMenu = new QMenu(procData.m_strPlugName, pMenu);
		pMenu->addMenu(pluginMenu);

		//菜单句柄通过procData传递到插件中
		procData.m_rootMenu = pluginMenu;
		sendParaToPlugin(procData);
	}
	else
	{
		return;
	}
    // 暂存加载到的插件信息
	m_pluginList.append(procData);
}

//把插件需要的参数，传递到插件中去
void CCNotePad::sendParaToPlugin(NDD_PROC_DATA& procData)
{
	QString plugPath = procData.m_strFilePath;

	QLibrary* pLib = new QLibrary(plugPath);

	NDD_PROC_MAIN_CALLBACK pMainCallBack;
	pMainCallBack = (NDD_PROC_MAIN_CALLBACK)pLib->resolve("NDD_PROC_MAIN");

		if (pMainCallBack != NULL)
		{
			std::function<QsciScintilla* ()> foundCallBack = std::bind(&CCNotePad::getCurEditView, this);

			pMainCallBack(this, plugPath, foundCallBack, &procData);
		}
		else
		{
			ui.statusBar->showMessage(tr("plugin %1 load failed !").arg(plugPath), 10000);
		}
}

//真正执行插件的工作
void CCNotePad::onPlugWork(bool check)
{
	QAction* pAct = dynamic_cast<QAction*>(sender());
	if (pAct != nullptr)
	{
		QString plugPath = pAct->data().toString();

		QLibrary* pLib = new QLibrary(plugPath);

		NDD_PROC_MAIN_CALLBACK pMainCallBack;
		pMainCallBack = (NDD_PROC_MAIN_CALLBACK)pLib->resolve("NDD_PROC_MAIN");

		if (pMainCallBack != NULL)
		{
			std::function<QsciScintilla* ()> foundCallBack = std::bind(&CCNotePad::getCurEditView, this);

			pMainCallBack(this, plugPath, foundCallBack, nullptr);
		}
		else
		{
			ui.statusBar->showMessage(tr("plugin %1 load failed !").arg(plugPath), 10000);
		}

	}
}

虽然以上过程看似复杂一点儿，其实关键调用就是拿到函数指针，然后根据需要做些处理。插件信息存储在QList<NDD_PROC_DATA> m_pluginList。有个界面对这个信息进行展示。

void  CCNotePad::slot_pluginMgr()
{
#ifdef NO_PLUGIN
	PluginMgr* pWin = new PluginMgr(this, m_pluginList);
	pWin->setAttribute(Qt::WA_DeleteOnClose);
	pWin->show();
#else
	QMessageBox::warning(this, "info", u8"便携版本不支持插件，请下载插件版!");
#endif
}

为防止中文乱码，支持中文的方法是文件编码保存为utf-8格式。 输入汉字如上写法，u8"中文字符"。编译脚本指定如下：

# win下需要开启UNICODE进行支持TCHAR
if(CMAKE_HOST_WIN32)
    add_definitions(-D_UNICODE -DUNICODE)
endif()

plugin机制的关键，既定义函数指针，拿到函数指针，使用函数指针。

typedef bool (*NDD_PROC_IDENTIFY_CALLBACK)(NDD_PROC_DATA* pProcData);
typedef void (*NDD_PROC_FOUND_CALLBACK)(NDD_PROC_DATA* pProcData, void* pUserData);

#include "plugin.h"
#include <QLibrary>
#include <QDir>
#include <QMenu>
#include <QAction>

bool loadApplication(const QString& strFileName, NDD_PROC_DATA* pProcData)
{
	QLibrary lib(strFileName);
	NDD_PROC_IDENTIFY_CALLBACK procCallBack;

	procCallBack = (NDD_PROC_IDENTIFY_CALLBACK)lib.resolve("NDD_PROC_IDENTIFY");

	if (procCallBack == NULL)
	{
		return false;
	}

	if (!procCallBack(pProcData))
	{
		return false;
	}
	pProcData->m_strFilePath = strFileName;
	return true;
}

int loadProc(const QString& strDirOut, std::function<void(NDD_PROC_DATA&, QMenu*)> funcallback, QMenu* pUserData)
{
	int nReturn = 0;
	QStringList list;

	QDir dir;
	dir.setPath(strDirOut);

	QString strDir, strName;
	QStringList strFilter;

	strDir = dir.absolutePath();
	strDir += QDir::separator();
#if  defined(Q_OS_WIN)
	strFilter << "*.dll";
#else
	strFilter << "lib*.so";
#endif
	list = dir.entryList(strFilter, QDir::Files | QDir::Readable, QDir::Name);
	QStringList::Iterator it = list.begin();

	for (; it != list.end(); ++it)
	{
		NDD_PROC_DATA procData;
		strName = *it;
		strName = strDir + strName;

		if (!loadApplication(strName, &procData))
		{
			continue;
		}

		funcallback(procData, pUserData);

		nReturn++;
	}

	return nReturn;
}

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