纯虚函数和二进制兼容性

Question

现在,我知道向非叶类添加新的虚函数通常是不好的,因为它破坏了尚未重新编译的任何派生类的二进制兼容性.但是,我的情况略有不同:

我有一个接口类和实现类编译成共享库,例如:

class Interface {
    public:
        static Interface* giveMeImplPtr();
        ...
        virtual void Foo( uint16_t arg ) = 0;
        ...
}

class Impl {
    public:
        ...
        void Foo( uint16_t arg );
        ....
}

我的主应用程序使用这个共享库,基本上可以写成:

Interface* foo = Implementation::giveMeImplPtr();
foo->Foo( 0xff );

换句话说,应用程序没有任何派生类Interface,它只是使用它.

现在,说我想重载Foo( uint16_t arg )用Foo( uint32_t arg ),我是安全的这样:

 class Interface {
    public:
        static Interface* giveMeImplPtr();
        ...
        virtual void Foo( uint16_t arg ) = 0;
        virtual void Foo( uint32_t arg ) = 0;
        ...
}

并重新编译我的共享库,而无需重新编译应用程序？

如果是这样,我需要注意哪些不寻常的警告？如果没有,除了获取库的命中和升级版本之外,我还有其他选择,从而打破向后兼容性吗？

Answer 1

简单回答是不.无论何时根本改变类定义,都可能失去二进制兼容性.添加非虚函数或静态成员在实践中通常是安全的,尽管仍然是正式未定义的行为,但就是这样.其他任何东西都可能破坏二进制兼容性.

Answer 2

ABI主要取决于对象的大小和形状,包括vtable.添加虚函数肯定会改变vtable,它的变化取决于编译器.

在这种情况下需要考虑的其他事情是,您不仅要提出ABI突破性更改,而且要破坏在编译时很难检测到的API.如果这些不是虚函数,并且ABI兼容性不是问题,那么在更改之后,类似于:

void f(Interface * i) {
  i->Foo(1)
}

将悄然结束调用您的新函数,但只有重新编译该代码,这可能使调试非常困难.

Answer 3

您正在尝试描述流行的“使类不可推导”技术以保持二进制兼容性，例如在Symbian C++ API 中使用的技术（查找NewL工厂方法）：

1. 提供工厂函数；

2. 将 C++ 构造函数声明为私有（和非导出非内联，并且该类不应具有友元类或函数），这使得该类不可派生，然后您可以：

   • 在类声明的末尾添加虚函数，
   • 添加数据成员并更改类的大小。

该技术仅适用于GCC编译器，因为它在二进制级别保存了虚函数的源代码顺序。

解释

虚函数由对象的v-table中的偏移量调用，而不是由损坏的名称调用。如果您只能通过调用静态工厂方法获取对象指针并保留所有虚函数的偏移量（通过保存源顺序，最后添加新方法），那么这将是向后二进制兼容的。

如果您的类具有公共构造函数（内联或非内联），则兼容性将被破坏：

• 内联：应用程序将复制旧的 v-table 和类的旧内存布局，这将与新库中使用的不同；如果您调用任何导出的方法或将对象作为参数传递给此类方法，则可能会导致分段错误的内存损坏；

• 非内联：情况更好，因为您可以通过在叶类声明的末尾添加新的虚拟方法来更改 v-table，因为如果您愿意，链接器将在客户端重新定位派生类的 v-table 布局加载新的库版本；但是您仍然无法更改类的大小（即添加新字段），因为大小在编译时是硬编码的，并且调用新版本的构造函数可能会破坏客户端堆栈或堆上相邻对象的内存。

工具

尝试使用abi-compliance-checker工具检查 Linux 上类库版本的向后二进制兼容性。