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--
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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