是否可以在运行时替换方法？

Question

我想制作一个能够在运行时覆盖方法的插件系统。

一些答案说函数指针，但是定义的函数或class？

像这样：

class foo
{
  public:
    bar(int foobar);
}

有没有办法获取或替换它的函数指针？

顺便说一句，挂钩不被认为是一个答案，因为它非常特定于平台并且很危险。

Answer 1

要制作插件系统，您不需要在运行时替换 class 的方法。

您可以使用 polymorphism 或任何其他方式配置对象来替换该方法的作用。

查看以下问题的答案：What's safe for a C++ plug-in system?

Answer 2

我猜 C/C++ 是不可能的。

函数代码已经编译成二进制，催款运行时不能更改。

我认为解释性语言擅长于此。

Answer 3

C没有任何方法（只有函数），所以你的问题在C中没有意义。

在 Linux 上的 C++11, assuming the method to be changed is virtual, and assuming your C++ implementation is using a vtable pointer located at start of the object (this is often the case with GCC 中，并且如果新旧 class 具有相同的大小并且使用来自公共基础 class 的单一继承（例如 FooBase)，您可以使用放置 new 运算符，因此在您的主程序中：

class FooBase {
   virtual ~FooBase();
   virtual int bar(int); 
   /// etc
}

class ProgramFoo : public FooBase {
 virtual ~ProgramFoo();
 virtual int bar (int);
 /// other fields and methods
};

在你的插件中：

class PluginFoo : public FooBase {
 virtual ~ProgramFoo();
 virtual int bar (int);
 /// other fields and methods
 static_assert(sizeof(PluginFoo) == sizeof(ProgramFoo), 
               "invalid PluginFoo size");
};

那么你可能会有一些插件功能，比如

extern "C" FooBase*mutate_foo(ProgramFoo*basep)
{
   basep->~ProgramFoo(); // destroy in place, but don't release memory
   return new(basep) PluginFoo(); // reconstruct in same place
}

^{它有望用新的 vptr 覆盖旧的 vptr。}

但这闻起来很糟糕，根据 C++11 标准可能 undefined behavior，但可能适用于一些 C++ 实现，并且肯定是特定于实现的。我不建议以这种方式编码，即使 "work".

有时可能会发生这种情况

惯用的方法是使用成员函数指针或 C++11 closures。

看来您的插件架构设计有误。查看 Qt plugins 以获得一些好的灵感。

Answer 4

运行时功能 "replacement" 可以通过以下几种技术之一实现：

Polymorphism
标准图书馆设施，例如std::function
翻译或调度函数调用的第三方库或平台特定技术。

哪个选项更好在很大程度上取决于预期用途和目标环境。例如;插件系统可以很好地利用多态性（使用适当的工厂，甚至可能与 template method pattern 结合使用），而内部函数路由可以使用 std::function.

这些技术不会真正 "replace" 任何函数，而是可以在运行时设置以根据需要路由函数调用。

注意我专注于问题的 C++ 方面（它被标记为 C 和 C++，但示例代码是 C++）。

Answer 5

虽然您不能直接替换方法，但这可以通过另一层间接来解决。

#include <iostream>
#include <functional>

class Foo
{
private:
    void default_bar(int value)
    {
        std::cout << "The default function called\n";
    }
    std::function<void(Foo*, int)> the_function = &Foo::default_bar;
public:
    void replace_bar(std::function<void(Foo*, int)> new_func)
    {
        the_function = new_func;
    }
    void bar(int value)
    {
        the_function(this, value);
    }
    void baz(int value)
    {
        std::cout << "baz called\n";
    }
};

void non_member(Foo* self, int value)
{
    std::cout << "non-member called\n";
}

int main()
{
    Foo f;
    f.bar(2);
    f.replace_bar(&Foo::baz);
    f.bar(2);
    f.replace_bar(non_member);
    f.bar(2);
    f.replace_bar([](Foo* self, int value){ std::cout << "Lambda called\n"; });
    f.bar(2);
}

目前这取代了实例的方法。如果要替换 class 的方法，请将 the_function 设置为静态（更好的是，将其设置为返回静态变量的静态方法以避免静态初始化顺序失败）

Answer 6

回到最初的问题："Is it possible to replace a method at runtime in C/C++"这是可能的，并且有一些用例，但是（正如其他人所说）大多数这些用例并不适用于您。这也不是很简单。

例如 linux kerell 可以使用名为 kpatch or kGraft 的东西。这是一个相当复杂的机制 --- 它当然不是很便携，并且在用户空间程序中不是很有用，因为这些技术依赖于 linux 内核中的机制。

Answer 7

另请查看 MSVC 编译选项 /hotpatch。这将创建一个代码，其中每个非内联方法都以至少具有 2 个字节的指令开始（短 jmp 相对 0 - 即 NOP）。然后你可以重写你的运行应用程序的图像，你可以将 long jmp 存储到你的新版本的方法中。

参见 Create Hotpatchable Image.

例如，在 Linux 上，您有（很久以前就有）两个名为 "fopen" 的函数。其中一个是在库 glibc 中定义的，另一个是在 libpthread 中定义的。后者是线程安全的。当您 dlopen-ed libpthread 时， "jumper" 到 "fopen" 函数被覆盖，并使用 libpthread 中的函数。

但这真的取决于你的目标。

Answer 8

在 Unix 系统上（例如 Linux），dlsym 对于在运行时在 C/C++ 中加载函数或整个库非常有用。参见例如 http://www.tldp.org/HOWTO/C++-dlopen/thesolution.html

是否可以在运行时替换方法？

Is it possible to replace a method at runtime?

c++

function-pointers