#ifndef LIB_H
#define LIB_H
extern "C" int add(int x,int y); //声明为C编译、连接方式的外部函数
#endif
//文件:lib.cpp
#include "lib.h"
int add(int x,int y)
{
return x + y;
}
编译这个工程就得到了一个.lib文件,这个文件就是一个函数库,它提供了add的功能。将头文件和.lib文件提交给用户后,用户就可以直接使用其中的add函数了。
(2)、创建调用该静态链接库的程序
下面来看看怎么使用这个库,在libTest工程所在的工作区内new一个libCall工程。libCall工程仅包含一个main.cpp文件,它演示了静态链接库的调用方法,其源代码如下:
#include <stdio.h>
#include "../lib.h"
#pragma comment( lib, "..//debug//libTest.lib" ) //指定与静态库一起连接
int main(int argc, char* argv[])
{
printf( "2 + 3 = %d", add( 2, 3 ) );
}
静态链接库的调用就是这么简单,或许我们每天都在用,可是我们没有明白这个概念。代码中#pragma comment( lib , "..//debug//libTest.lib" )的意思是指本文件生成的.obj文件应与libTest.lib一起连接。如果不用#pragma comment指定,则可以直接在VC++中设置,如图2,依次选择tools、options、directories、library files菜单或选项,填入库文件路径。图2中加红圈的部分为我们添加的libTest.lib文件的路径。
2、 非MFC动态连接库 DLL
在VC++中new一个Win32 Dynamic-Link Library工程dllTest(单击此处下载本工程附件)。注意不要选择MFC AppWizard(dll),因为用MFC AppWizard(dll)建立的将是第5、6节要讲述的MFC 动态链接库。
图6 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:
/* 文件名:lib.h */
#ifndef LIB_H
#define LIB_H
extern "C" int __declspec(dllexport) add(int x, int y);
#endif
/* 文件名:lib.cpp */
#include "lib.h"
int add(int x, int y)
{
return x + y;
}
与第2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:
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
typedef int(*lpAddFun)(int, int); //宏定义函数指针类型
int main(int argc, char *argv[])
{
HINSTANCE hDll; //DLL句柄
lpAddFun addFun; //函数指针
hDll = LoadLibrary("..//Debug//dllTest.dll");
if (hDll != NULL)
{
addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, "add");
if (addFun != NULL)
{
int result = addFun(2, 3);
printf("%d", result);
}
FreeLibrary(hDll);
}
return 0;
}
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。
4.4 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(单击此处下载本工程附件)。
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,
DWORD ul_reason_for_call,
LPVOID lpReserved
)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
printf("/nprocess attach of dll");
break;
case DLL_THREAD_ATTACH:
printf("/nthread attach of dll");
break;
case DLL_THREAD_DETACH:
printf("/nthread detach of dll");
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
printf("/nprocess detach of dll");
break;
}
return TRUE;
}
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:
hDll = LoadLibrary("..//Debug//dllTest.dll");
if (hDll != NULL)
{
addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, MAKEINTRESOURCE(1));
//MAKEINTRESOURCE直接使用导出文件中的序号
if (addFun != NULL)
{
int result = addFun(2, 3);
printf("/ncall add in dll:%d", result);
}
FreeLibrary(hDll);
}
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):
#define MAKEINTRESOURCEA(i) (LPSTR)((DWORD)((WORD)(i)))
#define MAKEINTRESOURCEW(i) (LPWSTR)((DWORD)((WORD)(i)))
#ifdef UNICODE
#define MAKEINTRESOURCE MAKEINTRESOURCEW
#else
#define MAKEINTRESOURCE MAKEINTRESOURCEA
4.5 __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_functionname@number;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):
#define CALLBACK __stdcall //这就是传说中的回调函数
#define WINAPI __stdcall //这就是传说中的WINAPI
#define WINAPIV __cdecl
#define APIENTRY WINAPI //DllMain的入口就在这里
#define APIPRIVATE __stdcall
#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7所示的对话框。
图7 调用约定不匹配时的运行错误
图8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 …”。
单击此处下载__stdcall调用例子工程源代码附件。
4.6 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(单击此处下载本工程附件)。
/* 文件名:lib.h */
#ifndef LIB_H
#define LIB_H
extern int dllGlobalVar;
#endif
/* 文件名:lib.cpp */
#include "lib.h"
#include <windows.h>
int dllGlobalVar;
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved)
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
dllGlobalVar = 100; //在dll被加载时,赋全局变量为100
break;
case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}
;文件名:lib.def
;在DLL中导出变量
LIBRARY "dllTest"
EXPORTS
dllGlobalVar CONSTANT
;或dllGlobalVar DATA
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:
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"dllTest.lib")
extern int dllGlobalVar;
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("%d ", *(int*)dllGlobalVar);
*(int*)dllGlobalVar = 1;
printf("%d ", *(int*)dllGlobalVar);
return 0;
}
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:
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib,"dllTest.lib")
extern int _declspec(dllimport) dllGlobalVar; //用_declspec(dllimport)导入
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("%d ", dllGlobalVar);
dllGlobalVar = 1; //这里就可以直接使用, 无须进行强制指针转换
printf("%d ", dllGlobalVar);
return 0;
}
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。
4.7 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(单击此处下载本工程附件)。
//文件名:point.h,point类的声明
#ifndef POINT_H
#define POINT_H
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport) point //导出类point
#else
class _declspec(dllimport) point //导入类point
#endif
{
public:
float y;
float x;
point();
point(float x_coordinate, float y_coordinate);
};
#endif
//文件名:point.cpp,point类的实现
#ifndef DLL_FILE
#define DLL_FILE
#endif
#include "point.h"
//类point的缺省构造函数
point::point()
{
x = 0.0;
y = 0.0;
}
//类point的构造函数
point::point(float x_coordinate, float y_coordinate)
{
x = x_coordinate;
y = y_coordinate;
}
//文件名:circle.h,circle类的声明
#ifndef CIRCLE_H
#define CIRCLE_H
#include "point.h"
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport)circle //导出类circle
#else
class _declspec(dllimport)circle //导入类circle
#endif
{
public:
void SetCentre(const point ¢rePoint);
void SetRadius(float r);
float GetGirth();
float GetArea();
circle();
private:
float radius;
point centre;
};
#endif
//文件名:circle.cpp,circle类的实现
#ifndef DLL_FILE
#define DLL_FILE
#endif
#include "circle.h"
#define PI 3.1415926
//circle类的构造函数
circle::circle()
{
centre = point(0, 0);
radius = 0;
}
//得到圆的面积
float circle::GetArea()
{
return PI *radius * radius;
}
//得到圆的周长
float circle::GetGirth()
{
return 2 *PI * radius;
}
//设置圆心坐标
void circle::SetCentre(const point ¢rePoint)
{
centre = centrePoint;
}
//设置圆的半径
void circle::SetRadius(float r)
{
radius = r;
}
类的引用:
#include "../circle.h" //包含类声明头文件
#pragma comment(lib,"dllTest.lib");
int main(int argc, char *argv[])
{
circle c;
point p(2.0, 2.0);
c.SetCentre(p);
c.SetRadius(1.0);
printf("area:%f girth:%f", c.GetArea(), c.GetGirth());
return 0;
}
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:
class _declspec(dllexport) point //导出类point
{
…
}
和
class _declspec(dllexport) circle //导出类circle
{
…
}
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:
class _declspec(dllimport) point //导入类point
{
…
}
和
class _declspec(dllimport) circle //导入类circle
{
…
}
不错,正是通过DLL中的
class _declspec(dllexport) class_name //导出类circle
{
…
}
与应用程序中的
class _declspec(dllimport) class_name //导入类
{
…
}
匹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:
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport) class_name //导出类
#else
class _declspec(dllimport) class_name //导入类
#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!
本章虽以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。