共享庫和 c++20 模塊

Question

關於在共享庫中正確使用 C++20 模塊的在線文檔很少。 許多人顯然很感興趣，但我一直未能找到明確的解決方案。

在 MSVC 中，編譯庫時需要使用dllexport ，使用符號時需要使用dllimport 。 這可以使用“遺留 C++”中的宏來完成，但這不適用於 C++20 模塊，因為代碼只編譯一次，而不管預處理器指令如何。

這篇文章建議您現在只需要使用dllexport ， dllimport將由編譯器自動處理。 但是，這來自一條評論，該評論現已被刪除，我找不到關於該主題的任何可靠來源。

如何使用 C++20 模塊創建共享庫？

Answer 1

背景

聲明模塊接口或模塊分區的翻譯單元將被視為模塊單元，並且在編譯時將生成 object 文件和二進制模塊接口（BMI）。 BMI是抽象語法樹的二進制表示，是表示程序語法和數據類型的數據結構。 我們有傳統的 C++ 編譯管道：

程序 -> 預編譯器 -> 詞法分析器 -> 解析器 -> 匯編器 -> linker

對於 GCC，我們應該添加編譯器標志-c ，告訴編譯器編譯和匯編但不鏈接。

但是共享庫是由 linker 通過一起讀取幾個已編譯的 object 文件並創建一個共享的 object 來構建的。所以這發生在 BMI 構建之后。 BMI 可以在不將它們鏈接在一起的情況下構建，因為這是兩個不同的階段。

模塊可見性

在 C# 構建 DLL 時，我們在 class 級別上具有可見性屬性，即。 public的， private的， internal的。 在 C++ 中，我們可以獲得與模塊分區相同的功能。

模塊分區，聲明為module <module>: <partition>; 將在聲明export module <module>; ，但不在該模塊之外。 這讓我想起了 C# 的internal模式。但是如果我們使用export module <module>: <partition>; 然后它的聲明將公開可見。 閱讀有關cppreference的更多信息。

例子

我已經用 GCC (g++-11) 解決了這個問題，請看這里。

本質上，您不需要 DLL 導入/導出，因為（可能）不涉及標頭。 我試過插入這些可見性屬性，但我的編譯器抱怨說，所以我想我們可能根本不需要它們。 除此之外，這是標准程序。 我也在這里復制/粘貼我的示例：

主要的

import <iostream>;
import mathlib;


int main()
{
    int a = 5;
    int b = 6;
    std::cout << "a = " << a << ", b = " << b << '\n';

    std::cout << "a+b = " << mathlib::add(a, b) << '\n';
    std::cout << "a-b = " << mathlib::sub(a, b) << '\n';
    std::cout << "a*b = " << mathlib::mul(a, b) << '\n';
    std::cout << "a/b = " << mathlib::div(a, b) << '\n';

    return 0;
}

圖書館

export module mathlib;

export namespace mathlib
{
    int add(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }

    int sub(int a, int b)
    {
        return a - b;
    }

    int mul(int a, int b)
    {
        return a * b;
    }

    int div(int a, int b)
    {
        return a / b;
    }
}

Makefile

GCC=g++-11 -std=c++20 -fmodules-ts
APP=app

build: std_headers mathlib main

std_headers:
    $(GCC) -xc++-system-header iostream

mathlib: mathlib.cpp
    $(GCC) -c $< -o $@.o
    $(GCC) -shared $@.o -o libmathlib.so

main: main.cpp
    $(GCC) $< -o $(APP) -Xlinker ./libmathlib.so

clean:
    @rm -rf gcm.cache/
    @rm -f *.o
    @rm -f $(APP)
    @rm -f *.so

跑步

g++-11 -std=c++20 -fmodules-ts -xc++-system-header iostream
g++-11 -std=c++20 -fmodules-ts -c mathlib.cpp -o mathlib.o
g++-11 -std=c++20 -fmodules-ts -shared mathlib.o -o libmathlib.so
g++-11 -std=c++20 -fmodules-ts main.cpp -o app -Xlinker ./libmathlib.so
./app
a = 5, b = 6
a+b = 11
a-b = -1
a*b = 30
a/b = 0

現在這顯然是特定於平台的，但該方法應該適用於其他平台。 我也用 Clang 測試了類似的東西（與鏈接的回購相同）。

Answer 2

C++20 模塊與共享庫沒有特殊關系。 它們主要是 header 文件的替換。

這意味着您將以與 C++20 之前的 header 文件類似的方式使用 C++20 模塊開發共享庫，至少以我目前的理解是這樣。 您設計了一些導出的 API（遺憾的是仍然使用特定於供應商的屬性，如__declspec(dllexport)或__attribute__((visibility("default"))) ）並實現它。 您構建共享庫文件 (.dll/.so) 和用於分發的導入庫，方法與之前相同。 但是，您將分發模塊接口單元，而不是分發 header 個文件。 模塊接口單元是包含export module ABC; 聲明在頂部。

然后使用該共享庫的可執行文件將使用import ABC; ，而不是#include -ing header 文件。

編輯：正如評論中所指出的，似乎仍然有必要在 Windows 上提供模塊接口內的宏開關，以在 dllexport 和 dllimport 屬性之間切換，類似於對標頭所做的那樣。 但是，我目前還沒有對此進行試驗，只能參考@jeremyong 在C++ 模塊和動態鏈接的預期關系是什么？ .