二进制兼容

在上一章的结尾处提到了二进制兼容的概念，这里先说说二进制兼容的问题。

什么是二进制兼容

简单说，就是我的可执行程序调用你的动态库（so/dll），若动态库发生改动，我替换库文件后仍可以直接运行，这就是二进制兼容。若需要重新编译才能运行，就是二进制不兼容。

为什么会二进制不兼容

二进制不兼容的根本原因是 升级动态库导致内存模型发生了改变 。如原本类中有一个 int 属性 a，升级之后在 a 前面添加了一个 int 属性 b。升级后，类多占用了 4 个字节。如果调用着不重新编译，原来调用 a 的地方已经变成 b 了，自然就会出问题。增加接口也会造成这样的问题，此时必须重新编译链接可执行程序，以更新动态库在程序中的对象模型。

什么情况会导致二进制不兼容

简单来说，只要改变了对象的内存模型，就会导致二进制不兼容 。例如：

增加虚函数或改变虚函数的声明顺序，这会导致虚函数表中的函数位置发生变化（在末尾增加是一种取巧行为，如果类被继承，也还是会出问题）；
增加非静态属性；
调整非静态属性的声明顺序。

例如，对于第三个版本，略做一点修改：

class NetworkV3 {public:virtual int Send(const std::string str) = 0;virtual int Recv(std::string &str) = 0;// 创建和销毁函数static NetworkV3* New();static void Delete(NetworkV3 *net);
};

这里，我将 Send 和 Recv 的声明顺序颠倒一下，若不重新编译，调用时就会出问题。我是在 CentOS 上使用 g++ 9.3 编译了，此时虽然没有发生崩溃，但明显有调用错误，即原来调用 Send 的地方改为调用 Recv 了，若参数不一致，则直接没有调用。只有重新编译后，程序才能正常运行。

隐藏子类——解决二进制兼容

可以通过一个隐藏的子类和友元的方式来解决二进制兼容的问题，其实就是上一章中两个版本（版本二和版本三）的结合。具体代码如下：

// network.h
// 版本4
class NetworkV4 {public:int Send(const std::string str);int Recv(std::string &str);// 创建和销毁函数static NetworkV4* New();static void Delete(NetworkV4 *net);protected:NetworkV4();~NetworkV4();
};// network.cpp
// 版本4
class NetworkV4Impl : public NetworkV4
{// 友元，NetworkV4 中可以访问 NetworkV4Impl 的私有成员friend class NetworkV4;private:// NetworkV4 的成员变量std::string str_;
};NetworkV4::NetworkV4() {}
NetworkV4::~NetworkV4() {}int NetworkV4::Send(const std::string str) {NetworkV4Impl *impl = (NetworkV4Impl*)this;// TODO: 通过访问 impl 的成员变量，实现 NetworkV4::Sendimpl->str_ = str;std::cout << "NetworkV4::Send: " << impl->str_ << std::endl;return impl->str_.size();
}int NetworkV4::Recv(std::string &str) {NetworkV4Impl *impl = (NetworkV4Impl*)this;// TODO: 通过访问 impl 的成员变量，实现 NetworkV4::Recvimpl->str_ = "ok";str = impl->str_;std::cout << "NetworkV4::Recv: " << str << std::endl;return str.size();
}// 创建和销毁函数
NetworkV4* NetworkV4::New() {return (new NetworkV4Impl());
}
void NetworkV4::Delete(NetworkV4 *net) {delete (NetworkV4Impl*)net;
}

NetworkV4 的接口只有成员函数（非虚函数），无成员变量，但构造函数和析构函数必须定义为 protected，防止外部创建对象，要使用静态方法创建对象。

只是有一点看着比较奇怪，为啥 NetworkV4Impl 一定要继承 NetworkV4 ，不继承是否可以。很显然的可以的，但如果不继承，就需要定义一个 NetworkV4Impl 全局变量，用于在 NetworkV4 中调用，而这与 NetworkV2 的方法几乎是一致的（NetworkV2 中使用的是成员变量）。但使用全局变量就有悖于 C++ 封装的特性，之所以搞这么复杂，还是为了封装得好用一些。

个人觉得这一种方法过于复杂了一点，没有上一章中的两种方法直观，这里就权当做个参考吧。

参考资料

C++接口工程实践：有哪些实现方法？
C++二进制兼容

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