上一节中讲解的是DLL概论及其调试和查看,本节将为大家详解非MFC DLL的相关内容。

       1、一个简单的DLL

  上一节给出了以静态链接库方式提供add函数接口的方法,接下来我们来看看怎样用动态链接库实现一个同样功能的add函数。

  如图1,在VC++中new一个Win32 Dynamic-Link Library工程dllTest。注意不要选择MFC AppWizard(dll),因为用MFC AppWizard(dll)建立的将是后面要讲述的MFC动态链接库。

建立一个非MFC DLL

图1 建立一个非MFC DLL

       在建立的工程中添加lib.h及lib.cpp文件,源代码如下:

C++代码
  1. /* 文件名:lib.h */      
  2.      
  3. #ifndef LIB_H      
  4. #define LIB_H      
  5. extern "C" int __declspec(dllexport)add(int x, int y);      
  6. #endif      
  7.      
  8. /* 文件名:lib.cpp */      
  9.      
  10. #include "lib.h"      
  11.      
  12. int add(int x, int y)      
  13. {      
  14.     return x + y;      
  15. }   

       与上一节对静态链接库的调用相似,我们也建立一个与DLL工程处于同一工作区的应用工程dllCall,它调用DLL中的函数add,其源代码如下:

C++代码
  1. #include <stdio.h>   
  2. #include <windows.h>   
  3.   
  4. typedef int(*lpAddFun)(intint); //宏定义函数指针类型   
  5.   
  6. int main(int argc, char *argv[])   
  7. {   
  8.      HINSTANCE hDll; //DLL句柄    
  9.      lpAddFun addFun; //函数指针   
  10.   
  11.      hDll = LoadLibrary("..\\Debug\\dllTest.dll");   
  12.      if (hDll != NULL)   
  13.      {   
  14.           addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, "add");   
  15.           if (addFun != NULL)   
  16.           {   
  17.                int result = addFun(2, 3);   
  18.                printf("%d", result);   
  19.           }   
  20.           FreeLibrary(hDll);   
  21.      }   
  22.      return 0;   
  23. }  

       分析上述代码,dllTest工程中的lib.cpp文件与上一节静态链接库版本完全相同,不同在于lib.h对函数add的声明前面添加了__declspec(dllexport)语句。这个语句的含义是声明函数add为DLL的导出函数。DLL内的函数分为两种:

  (1)DLL导出函数,可供应用程序调用;

  (2)DLL内部函数,只能在DLL程序使用,应用程序无法调用它们。

  而应用程序对本DLL的调用和对上一节静态链接库的调用却有较大差异,下面我们来逐一分析。

  首先,语句typedef int ( * lpAddFun)(int,int)定义了一个与add函数接受参数类型和返回值均相同的函数指针类型。随后,在main函数中定义了lpAddFun的实例addFun;

  其次,在函数main中定义了一个DLL HINSTANCE句柄实例hDll,通过Win32 API函数LoadLibrary动态加载了DLL模块并将DLL模块句柄赋给了hDll;

  再次,在函数main中通过Win32 Api函数GetProcAddress得到了所加载DLL模块中函数add的地址并赋给了addFun。经由函数指针addFun进行了对DLL中add函数的调用;

  最后,应用工程使用完DLL后,在函数main中通过Win32 Api函数FreeLibrary释放了已经加载的DLL模块。

  通过这个简单的例子,我们获知DLL定义和调用的一般概念:

  (1)DLL中需以某种特定的方式声明导出函数(或变量、类);

  (2)应用工程需以某种特定的方式调用DLL的导出函数(或变量、类)。

  下面我们来对“特定的方式进行”阐述。

       2、声明导出函数

  DLL中导出函数的声明有两种方式:一种为第1节例子中给出的在函数声明中加上__declspec(dllexport),这里不再举例说明;另外一种方式是采用模块定义(.def) 文件声明,.def文件为链接器提供了有关被链接程序的导出、属性及其他方面的信息。

  下面的代码演示了怎样同.def文件将函数add声明为DLL导出函数(需在dllTest工程中添加lib.def文件):

C++代码
  1. ; lib.def : 导出DLL函数   
  2.   
  3. LIBRARY dllTest   
  4. EXPORTS   
  5. add @ 1  

       .def文件的规则为:

  (1)LIBRARY语句说明.def文件相应的DLL;

  (2)EXPORTS语句后列出要导出函数的名称。可以在.def文件中的导出函数名后加@n,表示要导出函数的序号为n(在进行函数调用时,这个序号将发挥其作用);

  (3).def 文件中的注释由每个注释行开始处的分号 (;) 指定,且注释不能与语句共享一行。

  由此可以看出,例子中lib.def文件的含义为生成名为“dllTest”的动态链接库,导出其中的add函数,并指定add函数的序号为1。

       3、DLL的调用方式

  在第1节的例子中我们看到了由“LoadLibrary-GetProcAddress-FreeLibrary”系统Api提供的三位一体“DLL加载-DLL函数地址获取-DLL释放”方式,这种调用方式称为DLL的动态调用。

  动态调用方式的特点是完全由编程者用 API 函数加载和卸载 DLL,程序员可以决定 DLL 文件何时加载或不加载,显式链接在运行时决定加载哪个 DLL 文件。

  与动态调用方式相对应的就是静态调用方式,“有动必有静”,这来源于物质世界的对立统一。“动与静”,其对立与统一竟无数次在技术领域里得到验证,譬如静态IP与DHCP、静态路由与动态路由等。从前文我们已经知道,库也分为静态库与动态库DLL,而想不到,深入到DLL内部,其调用方式也分为静态与动态。“动与静”,无处不在。《周易》已认识到有动必有静的动静平衡观,《易.系辞》曰:“动静有常,刚柔断矣”。哲学意味着一种普遍的真理,因此,我们经常可以在枯燥的技术领域看到哲学的影子。

  静态调用方式的特点是由编译系统完成对DLL的加载和应用程序结束时 DLL 的卸载。当调用某DLL的应用程序结束时,若系统中还有其它程序使用该 DLL,则Windows对DLL的应用记录减1,直到所有使用该DLL的程序都结束时才释放它。静态调用方式简单实用,但不如动态调用方式灵活。

  下面我们来看看静态调用的例子,将编译dllTest工程所生成的.lib和.dll文件拷入dllCall工程所在的路径,dllCall执行下列代码:

C++代码
  1. #pragma comment(lib,"dllTest.lib")    
  2. //.lib文件中仅仅是关于其对应DLL文件中函数的重定位信息   
  3.   
  4. extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y);    
  5.   
  6. int main(int argc, char* argv[])   
  7. {   
  8.      int result = add(2,3);    
  9.      printf("%d",result);   
  10.      return 0;   
  11. }  

       由上述代码可以看出,静态调用方式的顺利进行需要完成两个动作:

  (1)告诉编译器与DLL相对应的.lib文件所在的路径及文件名,#pragma comment(lib,"dllTest.lib")就是起这个作用。

  程序员在建立一个DLL文件时,连接器会自动为其生成一个对应的.lib文件,该文件包含了DLL 导出函数的符号名及序号(并不含有实际的代码)。在应用程序里,.lib文件将作为DLL的替代文件参与编译。

  (2)声明导入函数,extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y)语句中的__declspec(dllimport)发挥这个作用。

  静态调用方式不再需要使用系统API来加载、卸载DLL以及获取DLL中导出函数的地址。这是因为,当程序员通过静态链接方式编译生成应用程序时,应用程序中调用的与.lib文件中导出符号相匹配的函数符号将进入到生成的EXE 文件中,.lib文件中所包含的与之对应的DLL文件的文件名也被编译器存储在EXE文件内部。当应用程序运行过程中需要加载DLL文件时,Windows将根据这些信息发现并加载DLL,然后通过符号名实现对DLL 函数的动态链接。这样,EXE将能直接通过函数名调用DLL的输出函数,就象调用程序内部的其他函数一样。

       4、DllMain函数

  Windows在加载DLL的时候,需要一个入口函数,就如同控制台或DOS程序需要main函数、WIN32程序需要WinMain函数一样。在前面的例子中,DLL并没有提供DllMain函数,应用工程也能成功引用DLL,这是因为Windows在找不到DllMain的时候,系统会从其它运行库中引入一个不做任何操作的缺省DllMain函数版本,并不意味着DLL可以放弃DllMain函数。

  根据编写规范,Windows必须查找并执行DLL里的DllMain函数作为加载DLL的依据,它使得DLL得以保留在内存里。这个函数并不属于导出函数,而是DLL的内部函数。这意味着不能直接在应用工程中引用DllMain函数,DllMain是自动被调用的。

  我们来看一个DllMain函数的例子。

C++代码
  1. BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,    
  2. DWORD ul_reason_for_call,    
  3. LPVOID lpReserved   
  4. )   
  5. {   
  6.     switch (ul_reason_for_call)   
  7.     {   
  8.     case DLL_PROCESS_ATTACH:   
  9.         printf("\nprocess attach of dll");   
  10.         break;   
  11.     case DLL_THREAD_ATTACH:   
  12.         printf("\nthread attach of dll");   
  13.         break;   
  14.     case DLL_THREAD_DETACH:   
  15.         printf("\nthread detach of dll");   
  16.         break;   
  17.     case DLL_PROCESS_DETACH:   
  18.         printf("\nprocess detach of dll");   
  19.         break;   
  20.     }   
  21.     return TRUE;   
  22. }  

       DllMain函数在DLL被加载和卸载时被调用,在单个线程启动和终止时,DLLMain函数也被调用,ul_reason_for_call指明了被调用的原因。原因共有4种,即PROCESS_ATTACH、PROCESS_DETACH、THREAD_ATTACH和THREAD_DETACH,以switch语句列出。

  来仔细解读一下DllMain的函数头BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, WORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )。

  APIENTRY被定义为__stdcall,它意味着这个函数以标准Pascal的方式进行调用,也就是WINAPI方式;

  进程中的每个DLL模块被全局唯一的32字节的HINSTANCE句柄标识,只有在特定的进程内部有效,句柄代表了DLL模块在进程虚拟空间中的起始地址。在Win32中,HINSTANCE和HMODULE的值是相同的,这两种类型可以替换使用,这就是函数参数hModule的来历。

  执行下列代码:

C++代码
  1. hDll = LoadLibrary("..\\Debug\\dllTest.dll");   
  2. if (hDll != NULL)   
  3. {   
  4.     addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, MAKEINTRESOURCE(1));   
  5.     //MAKEINTRESOURCE直接使用导出文件中的序号   
  6.      if (addFun != NULL)   
  7.     {   
  8.         int result = addFun(2, 3);   
  9.         printf("\ncall add in dll:%d", result);   
  10.     }   
  11.     FreeLibrary(hDll);   
  12. }  

       我们看到输出顺序为:

  process attach of dll

  call add in dll:5

  process detach of dll

  这一输出顺序验证了DllMain被调用的时机。

  代码中的GetProcAddress ( hDll, MAKEINTRESOURCE ( 1 ) )值得留意,它直接通过.def文件中为add函数指定的顺序号访问add函数,具体体现在MAKEINTRESOURCE ( 1 ),MAKEINTRESOURCE是一个通过序号获取函数名的宏,定义为(节选自winuser.h):

C++代码
  1. #define MAKEINTRESOURCEA(i) (LPSTR)((DWORD)((WORD)(i)))   
  2. #define MAKEINTRESOURCEW(i) (LPWSTR)((DWORD)((WORD)(i)))   
  3. #ifdef UNICODE   
  4. #define MAKEINTRESOURCE MAKEINTRESOURCEW   
  5. #else   
  6. #define MAKEINTRESOURCE MAKEINTRESOURCEA  

       5、__stdcall约定

  如果通过VC++编写的DLL欲被其他语言编写的程序调用,应将函数的调用方式声明为__stdcall方式,WINAPI都采用这种方式,而C/C++缺省的调用方式却为__cdecl。__stdcall方式与__cdecl对函数名最终生成符号的方式不同。若采用C编译方式(在C++中需将函数声明为extern "C"),__stdcall调用约定在输出函数名前面加下划线,后面加“@”符号和参数的字节数,形如[email protected];而__cdecl调用约定仅在输出函数名前面加下划线,形如_functionname。

  Windows编程中常见的几种函数类型声明宏都是与__stdcall和__cdecl有关的(节选自windef.h):

C++代码
  1. #define CALLBACK __stdcall //这就是传说中的回调函数   
  2. #define WINAPI __stdcall //这就是传说中的WINAPI   
  3. #define WINAPIV __cdecl   
  4. #define APIENTRY WINAPI //DllMain的入口就在这里   
  5. #define APIPRIVATE __stdcall   
  6. #define PASCAL __stdcall  

       在lib.h中,应这样声明add函数:

       int __stdcall add(int x, int y);

  在应用工程中函数指针类型应定义为:

       typedef int(__stdcall *lpAddFun)(int, int);

  若在lib.h中将函数声明为__stdcall调用,而应用工程中仍使用typedef int (* lpAddFun)(int,int),运行时将发生错误(因为类型不匹配,在应用工程中仍然是缺省的__cdecl调用),弹出如图2所示的对话框。

调用约定不匹配时的运行错误

图2 调用约定不匹配时的运行错误

  图2中的那段话实际上已经给出了错误的原因,即“This is usually a result of …”。

       6、DLL导出变量

  DLL定义的全局变量可以被调用进程访问;DLL也可以访问调用进程的全局数据,我们来看看在应用工程中引用DLL中变量的例子。

C++代码
  1. /* 文件名:lib.h */  
  2. #ifndef LIB_H   
  3. #define LIB_H   
  4. extern int dllGlobalVar;   
  5. #endif   
  6.   
  7. /* 文件名:lib.cpp */  
  8. #include "lib.h"   
  9. #include <windows.h>   
  10.   
  11. int dllGlobalVar;   
  12.   
  13. BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved)   
  14. {   
  15.     switch (ul_reason_for_call)   
  16.     {   
  17.     case DLL_PROCESS_ATTACH:   
  18.         dllGlobalVar = 100; //在dll被加载时,赋全局变量为100   
  19.         break;   
  20.     case DLL_THREAD_ATTACH:   
  21.     case DLL_THREAD_DETACH:   
  22.     case DLL_PROCESS_DETACH:   
  23.         break;   
  24.     }   
  25.     return TRUE;   
  26. }  
C++代码
  1. ;文件名:lib.def   
  2. ;在DLL中导出变量   
  3.   
  4. LIBRARY "dllTest"  
  5. EXPORTS   
  6. dllGlobalVar CONSTANT   
  7. ;或dllGlobalVar DATA   
  8. GetGlobalVar  

       从lib.h和lib.cpp中可以看出,全局变量在DLL中的定义和使用方法与一般的程序设计是一样的。若要导出某全局变量,我们需要在.def文件的EXPORTS后添加:

       变量名 CONSTANT   //过时的方法

  或

       变量名 DATA     //VC++提示的新方法

    在主函数中引用DLL中定义的全局变量:

C++代码
  1. #include <stdio.h>   
  2. #pragma comment(lib,"dllTest.lib")   
  3. extern int dllGlobalVar;   
  4.   
  5. int main(int argc, char *argv[])   
  6. {   
  7.     printf("%d ", *(int*)dllGlobalVar);   
  8.     *(int*)dllGlobalVar = 1;   
  9.     printf("%d ", *(int*)dllGlobalVar);   
  10.     return 0;   
  11. }  

       特别要注意的是用extern int dllGlobalVar声明所导入的并不是DLL中全局变量本身,而是其地址,应用程序必须通过强制指针转换来使用DLL中的全局变量。这一点,从*(int*)dllGlobalVar可以看出。因此在采用这种方式引用DLL全局变量时,千万不要进行这样的赋值操作:

       dllGlobalVar = 1;

  其结果是dllGlobalVar指针的内容发生变化,程序中以后再也引用不到DLL中的全局变量了。

  在应用工程中引用DLL中全局变量的一个更好方法是:

C++代码
  1. #include <stdio.h>   
  2. #pragma comment(lib,"dllTest.lib")   
  3.   
  4. extern int _declspec(dllimport) dllGlobalVar; //用_declspec(dllimport)导入   
  5.   
  6. int main(int argc, char *argv[])   
  7. {   
  8.      printf("%d ", dllGlobalVar);   
  9.      dllGlobalVar = 1; //这里就可以直接使用, 无须进行强制指针转换   
  10.       printf("%d ", dllGlobalVar);   
  11.      return 0;   
  12. }  

      通过_declspec(dllimport)方式导入的就是DLL中全局变量本身而不再是其地址了,笔者建议在一切可能的情况下都使用这种方式。

       7、DLL导出类

  DLL中定义的类可以在应用工程中使用。

  下面的例子里,我们在DLL中定义了point和circle两个类,并在应用工程中引用了它们。

C++代码
  1. //文件名:point.h,point类的声明   
  2. #ifndef POINT_H   
  3. #define POINT_H   
  4. #ifdef DLL_FILE   
  5. class _declspec(dllexport) point //导出类point   
  6. #else   
  7. class _declspec(dllimport) point //导入类point   
  8. #endif   
  9. {   
  10. public:   
  11.     float y;   
  12.     float x;   
  13.     point();   
  14.     point(float x_coordinate, float y_coordinate);   
  15. };   
  16. #endif   
  17.   
  18. //文件名:point.cpp,point类的实现   
  19. #ifndef DLL_FILE   
  20. #define DLL_FILE   
  21. #endif   
  22. #include "point.h"   
  23.   
  24. //类point的缺省构造函数   
  25. point::point()   
  26. {   
  27.     x = 0.0;   
  28.     y = 0.0;   
  29. }   
  30.   
  31. //类point的构造函数   
  32. point::point(float x_coordinate, float y_coordinate)   
  33. {   
  34.     x = x_coordinate;   
  35.     y = y_coordinate;   
  36. }   
  37.   
  38. //文件名:circle.h,circle类的声明   
  39. #ifndef CIRCLE_H   
  40. #define CIRCLE_H   
  41. #include "point.h"    
  42. #ifdef DLL_FILE   
  43. class _declspec(dllexport)circle //导出类circle   
  44. #else   
  45. class _declspec(dllimport)circle //导入类circle   
  46. #endif   
  47. {   
  48. public:   
  49.     void SetCentre(const point ¢rePoint);   
  50.     void SetRadius(float r);   
  51.     float GetGirth();   
  52.     float GetArea();   
  53.     circle();   
  54. private:   
  55.     float radius;   
  56.     point centre;   
  57. };   
  58. #endif   
  59.   
  60. //文件名:circle.cpp,circle类的实现   
  61. #ifndef DLL_FILE   
  62. #define DLL_FILE   
  63. #endif   
  64. #include "circle.h"   
  65. #define PI 3.1415926   
  66.   
  67. //circle类的构造函数   
  68. circle::circle()   
  69. {   
  70.     centre = point(0, 0);   
  71.     radius = 0;   
  72. }   
  73.   
  74. //得到圆的面积   
  75. float circle::GetArea()   
  76. {   
  77.     return PI *radius * radius;   
  78. }   
  79.   
  80. //得到圆的周长   
  81. float circle::GetGirth()   
  82. {   
  83.     return 2 *PI * radius;   
  84. }   
  85.   
  86. //设置圆心坐标   
  87. void circle::SetCentre(const point ¢rePoint)   
  88. {   
  89.     centre = centrePoint;   
  90. }   
  91.   
  92. //设置圆的半径   
  93. void circle::SetRadius(float r)   
  94. {   
  95.     radius = r;   
  96. }  

       类的引用:

C++代码
  1. #include "..\circle.h"  //包含类声明头文件   
  2. #pragma comment(lib,"dllTest.lib");   
  3.   
  4. int main(int argc, char *argv[])   
  5. {   
  6.      circle c;   
  7.      point p(2.0, 2.0);   
  8.      c.SetCentre(p);   
  9.      c.SetRadius(1.0);   
  10.      printf("area:%f girth:%f", c.GetArea(), c.GetGirth());   
  11.      return 0;   
  12. }  

       从上述源代码可以看出,由于在DLL的类实现代码中定义了宏DLL_FILE,故在DLL的实现中所包含的类声明实际上为:

C++代码
  1. class _declspec(dllexport) point //导出类point   
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       和

C++代码
  1. class _declspec(dllexport) circle //导出类circle   
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       而在应用工程中没有定义DLL_FILE,故其包含point.h和circle.h后引入的类声明为:

C++代码
  1. class _declspec(dllimport) point //导入类point   
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       和

 

C++代码
  1. class _declspec(dllimport) circle //导入类circle   
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       不错,正是通过DLL中的

C++代码
  1. class _declspec(dllexport) class_name //导出类circle    
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       与应用程序中的

C++代码
  1. class _declspec(dllimport) class_name //导入类   
  2. {   
  3.     …   
  4. }  

       配对来完成类的导出和导入的!

  我们往往通过在类的声明头文件中用一个宏来决定使其编译为class _declspec(dllexport) class_name还是class _declspec(dllimport) class_name版本,这样就不再需要两个头文件。本程序中使用的是:

C++代码
  1. #ifdef DLL_FILE   
  2. class _declspec(dllexport) class_name //导出类   
  3. #else   
  4. class _declspec(dllimport) class_name //导入类   
  5. #endif  

       实际上,在MFC DLL的讲解中,您将看到比这更简便的方法,而此处仅仅是为了说明_declspec(dllexport)与_declspec(dllimport)匹对的问题。

  由此可见,应用工程中几乎可以看到DLL中的一切,包括函数、变量以及类,这就是DLL所要提供的强大能力。只要DLL释放这些接口,应用程序使用它就将如同使用本工程中的程序一样!

  本节虽以VC++为平台讲解非MFC DLL,但是这些普遍的概念在其它语言及开发环境中也是相同的,其思维方式可以直接过渡。

  非MFC DLL就讲到这里,下一节将介绍MFC规则DLL。

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2013年1月27日
作者:鸡啄米 分类:软件开发 浏览: 注册送白菜网:7