4.1一個(gè)簡(jiǎn)單的DLL
第2節(jié)給出了以靜態(tài)鏈接庫方式提供add函數(shù)接口的方法，接下來我們來看看怎樣用動(dòng)態(tài)鏈接庫實(shí)現(xiàn)一個(gè)同樣功能的add函數(shù)。
如圖6，在VC++中new一個(gè)Win32 Dynamic-Link Library工程dllTest(單擊此處下載本工程附件)。注意不要選擇MFC AppWizard(dll)，因?yàn)橛肕FC AppWizard(dll)建立的將是第5、6節(jié)要講述的MFC 動(dòng)態(tài)鏈接庫。
圖6 建立一個(gè)非MFC DLL
在建立的工程中添加lib.h及l(fā)ib.cpp文件，源代碼如下：
/**//* 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;
} 與第2節(jié)對(duì)靜態(tài)鏈接庫的調(diào)用相似，我們也建立一個(gè)與DLL工程處于同一工作區(qū)的應(yīng)用工程dllCall，它調(diào)用DLL中的函數(shù)add，其源代碼如下：
#include
#include
typedef int(*lpAddFun)(int, int); //宏定義函數(shù)指針類型
int main(int argc, char *argv[])
{
HINSTANCE hDll; //DLL句柄
lpAddFun addFun; //函數(shù)指針
hDll = LoadLibrary("..DebugdllTest.dll");
if (hDll != NULL)
{
addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, "add");
if (addFun != NULL)
{
int result = addFun(2, 3);
printf("%d", result);
}
FreeLibrary(hDll);
}
return 0;
}
分析上述代碼，dllTest工程中的lib.cpp文件與第2節(jié)靜態(tài)鏈接庫版本完全相同，不同在于lib.h對(duì)函數(shù)add的聲明前面添加了__declspec(dllexport)語句。這個(gè)語句的含義是聲明函數(shù)add為DLL的導(dǎo)出函數(shù)。DLL內(nèi)的函數(shù)分為兩種：
(1)DLL導(dǎo)出函數(shù)，可供應(yīng)用程序調(diào)用;
(2) DLL內(nèi)部函數(shù)，只能在DLL程序使用，應(yīng)用程序無法調(diào)用它們。
而應(yīng)用程序?qū)Ρ綝LL的調(diào)用和對(duì)第2節(jié)靜態(tài)鏈接庫的調(diào)用卻有較大差異，下面我們來逐一分析。
首先，語句typedef int ( * lpAddFun)(int,int)定義了一個(gè)與add函數(shù)接受參數(shù)類型和返回值均相同的函數(shù)指針類型。隨后，在main函數(shù)中定義了lpAddFun的實(shí)例addFun;
其次，在函數(shù)main中定義了一個(gè)DLL HINSTANCE句柄實(shí)例hDll，通過Win32 Api函數(shù)LoadLibrary動(dòng)態(tài)加載了DLL模塊并將DLL模塊句柄賦給了hDll;
再次，在函數(shù)main中通過Win32 Api函數(shù)GetProcAddress得到了所加載DLL模塊中函數(shù)add的地址并賦給了addFun。經(jīng)由函數(shù)指針addFun進(jìn)行了對(duì)DLL中add函數(shù)的調(diào)用;
最后，應(yīng)用工程使用完DLL后，在函數(shù)main中通過Win32 Api函數(shù)FreeLibrary釋放了已經(jīng)加載的DLL模塊。
通過這個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們獲知DLL定義和調(diào)用的一般概念：
(1)DLL中需以某種特定的方式聲明導(dǎo)出函數(shù)(或變量、類);
(2)應(yīng)用工程需以某種特定的方式調(diào)用DLL的導(dǎo)出函數(shù)(或變量、類)。
下面我們來對(duì)“特定的方式進(jìn)行”闡述。
4.2 聲明導(dǎo)出函數(shù)
DLL中導(dǎo)出函數(shù)的聲明有兩種方式：一種為4.1節(jié)例子中給出的在函數(shù)聲明中加上__declspec(dllexport)，這里不再舉例說明;另外一種方式是采用模塊定義(.def) 文件聲明，.def文件為鏈接器提供了有關(guān)被鏈接程序的導(dǎo)出、屬性及其他方面的信息。
下面的代碼演示了怎樣同.def文件將函數(shù)add聲明為DLL導(dǎo)出函數(shù)(需在dllTest工程中添加lib.def文件)：
; lib.def : 導(dǎo)出DLL函數(shù)
LIBRARY dllTest
EXPORTS
add @ 1
.def文件的規(guī)則為：
(1)LIBRARY語句說明.def文件相應(yīng)的DLL;
(2)EXPORTS語句后列出要導(dǎo)出函數(shù)的名稱?？梢栽?def文件中的導(dǎo)出函數(shù)名后加@n，表示要導(dǎo)出函數(shù)的序號(hào)為n(在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，這個(gè)序號(hào)將發(fā)揮其作用);
(3).def 文件中的注釋由每個(gè)注釋行開始處的分號(hào) (;) 指定，且注釋不能與語句共享一行。
由此可以看出，例子中l(wèi)ib.def文件的含義為生成名為“dllTest”的動(dòng)態(tài)鏈接庫，導(dǎo)出其中的add函數(shù)，并指定add函數(shù)的序號(hào)為1。
4.3 DLL的調(diào)用方式
在4.1節(jié)的例子中我們看到了由“LoadLibrary-GetProcAddress-FreeLibrary”系統(tǒng)Api提供的三位一體“DLL加載-DLL函數(shù)地址獲取-DLL釋放”方式，這種調(diào)用方式稱為DLL的動(dòng)態(tài)調(diào)用。
動(dòng)態(tài)調(diào)用方式的特點(diǎn)是完全由編程者用 API 函數(shù)加載和卸載 DLL，程序員可以決定 DLL 文件何時(shí)加載或不加載，顯式鏈接在運(yùn)行時(shí)決定加載哪個(gè) DLL 文件。
與動(dòng)態(tài)調(diào)用方式相對(duì)應(yīng)的就是靜態(tài)調(diào)用方式，“有動(dòng)必有靜”，這來源于物質(zhì)世界的對(duì)立統(tǒng)一。“動(dòng)與靜”，其對(duì)立與統(tǒng)一竟無數(shù)次在技術(shù)領(lǐng)域里得到驗(yàn)證，譬如靜態(tài)IP與DHCP、靜態(tài)路由與動(dòng)態(tài)路由等。從前文我們已經(jīng)知道，庫也分為靜態(tài)庫與動(dòng)態(tài)庫DLL，而想不到，深入到DLL內(nèi)部，其調(diào)用方式也分為靜態(tài)與動(dòng)態(tài)?！皠?dòng)與靜”，無處不在。《周易》已認(rèn)識(shí)到有動(dòng)必有靜的動(dòng)靜平衡觀，《易.系辭》曰：“動(dòng)靜有常，剛?cè)釘嘁印?。哲學(xué)意味著一種普遍的真理，因此，我們經(jīng)?？梢栽诳菰锏募夹g(shù)領(lǐng)域看到哲學(xué)的影子。
靜態(tài)調(diào)用方式的特點(diǎn)是由編譯系統(tǒng)完成對(duì)DLL的加載和應(yīng)用程序結(jié)束時(shí) DLL 的卸載。當(dāng)調(diào)用某DLL的應(yīng)用程序結(jié)束時(shí)，若系統(tǒng)中還有其它程序使用該 DLL，則Windows對(duì)DLL的應(yīng)用記錄減1，直到所有使用該DLL的程序都結(jié)束時(shí)才釋放它。靜態(tài)調(diào)用方式簡(jiǎn)單實(shí)用，但不如動(dòng)態(tài)調(diào)用方式靈活。
下面我們來看看靜態(tài)調(diào)用的例子(單擊此處下載本工程附件)，將編譯dllTest工程所生成的.lib和.dll文件拷入dllCall工程所在的路徑，dllCall執(zhí)行下列代碼：
#pragma comment(lib,"dllTest.lib")
//.lib文件中僅僅是關(guān)于其對(duì)應(yīng)DLL文件中函數(shù)的重定位信息
extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y);
int main(int argc, char* argv[])
{
int result = add(2,3);
printf("%d",result);
return 0;
}
由上述代碼可以看出，靜態(tài)調(diào)用方式的順利進(jìn)行需要完成兩個(gè)動(dòng)作：
(1)告訴編譯器與DLL相對(duì)應(yīng)的.lib文件所在的路徑及文件名，#pragma comment(lib,"dllTest.lib")就是起這個(gè)作用。
程序員在建立一個(gè)DLL文件時(shí)，連接器會(huì)自動(dòng)為其生成一個(gè)對(duì)應(yīng)的.lib文件，該文件包含了DLL 導(dǎo)出函數(shù)的符號(hào)名及序號(hào)(并不含有實(shí)際的代碼)。在應(yīng)用程序里，.lib文件將作為DLL的替代文件參與編譯。
(2)聲明導(dǎo)入函數(shù)，extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y)語句中的__declspec(dllimport)發(fā)揮這個(gè)作用。
靜態(tài)調(diào)用方式不再需要使用系統(tǒng)API來加載、卸載DLL以及獲取DLL中導(dǎo)出函數(shù)的地址。這是因?yàn)椋?dāng)程序員通過靜態(tài)鏈接方式編譯生成應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)用程序中調(diào)用的與.lib文件中導(dǎo)出符號(hào)相匹配的函數(shù)符號(hào)將進(jìn)入到生成的EXE 文件中，.lib文件中所包含的與之對(duì)應(yīng)的DLL文件的文件名也被編譯器存儲(chǔ)在 EXE文件內(nèi)部。當(dāng)應(yīng)用程序運(yùn)行過程中需要加載DLL文件時(shí)，Windows將根據(jù)這些信息發(fā)現(xiàn)并加載DLL，然后通過符號(hào)名實(shí)現(xiàn)對(duì)DLL 函數(shù)的動(dòng)態(tài)鏈接。這樣，EXE將能直接通過函數(shù)名調(diào)用DLL的輸出函數(shù)，就象調(diào)用程序內(nèi)部的其他函數(shù)一樣。
4.4 DllMain函數(shù)
Windows在加載DLL的時(shí)候，需要一個(gè)入口函數(shù)，就如同控制臺(tái)或DOS程序需要main函數(shù)、WIN32程序需要WinMain函數(shù)一樣。在前面的例子中，DLL并沒有提供DllMain函數(shù)，應(yīng)用工程也能成功引用DLL，這是因?yàn)閃indows在找不到DllMain的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)從其它運(yùn)行庫中引入一個(gè)不做任何操作的缺省DllMain函數(shù)版本，并不意味著DLL可以放棄DllMain函數(shù)。
根據(jù)編寫規(guī)范，Windows必須查找并執(zhí)行DLL里的DllMain函數(shù)作為加載DLL的依據(jù)，它使得DLL得以保留在內(nèi)存里。這個(gè)函數(shù)并不屬于導(dǎo)出函數(shù)，而是DLL的內(nèi)部函數(shù)。這意味著不能直接在應(yīng)用工程中引用DllMain函數(shù)，DllMain是自動(dòng)被調(diào)用的。
我們來看一個(gè)DllMain函數(shù)的例子(單擊此處下載本工程附件)。
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
printf(" process attach of dll");
break;
case DLL_THREAD_ATTACH:
printf(" thread attach of dll");
break;
case DLL_THREAD_DETACH:
printf(" thread detach of dll");
break;
case DLL_PROCESS_DETACH:
printf(" process detach of dll");
break;
}
return TRUE;
}
DllMain函數(shù)在DLL被加載和卸載時(shí)被調(diào)用，在單個(gè)線程啟動(dòng)和終止時(shí)，DLLMain函數(shù)也被調(diào)用，ul_reason_for_call指明了被調(diào)用的原因。原因共有4種，即PROCESS_ATTACH、PROCESS_DETACH、THREAD_ATTACH和THREAD_DETACH，以switch語句列出。
來仔細(xì)解讀一下DllMain的函數(shù)頭BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, WORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )。
APIENTRY被定義為__stdcall，它意味著這個(gè)函數(shù)以標(biāo)準(zhǔn)Pascal的方式進(jìn)行調(diào)用，也就是WINAPI方式;
進(jìn)程中的每個(gè)DLL模塊被全局唯一的32字節(jié)的HINSTANCE句柄標(biāo)識(shí)，只有在特定的進(jìn)程內(nèi)部有效，句柄代表了DLL模塊在進(jìn)程虛擬空間中的起始地址。在Win32中，HINSTANCE和HMODULE的值是相同的，這兩種類型可以替換使用，這就是函數(shù)參數(shù)hModule的來歷。
執(zhí)行下列代碼：
hDll = LoadLibrary("..DebugdllTest.dll");
if (hDll != NULL)
{
addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, MAKEINTRESOURCE(1));
//MAKEINTRESOURCE直接使用導(dǎo)出文件中的序號(hào)
if (addFun != NULL)
{
int result = addFun(2, 3);
printf(" call add in dll:%d", result);
}
FreeLibrary(hDll);
}
我們看到輸出順序?yàn)椋?BR> process attach of dll
call add in dll:5
process detach of dll
這一輸出順序驗(yàn)證了DllMain被調(diào)用的時(shí)機(jī)。
代碼中的GetProcAddress ( hDll, MAKEINTRESOURCE ( 1 ) )值得留意，它直接通過.def文件中為add函數(shù)指定的順序號(hào)訪問add函數(shù)，具體體現(xiàn)在MAKEINTRESOURCE ( 1 )，MAKEINTRESOURCE是一個(gè)通過序號(hào)獲取函數(shù)名的宏，定義為(節(jié)選自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約定
如果通過VC++編寫的DLL欲被其他語言編寫的程序調(diào)用，應(yīng)將函數(shù)的調(diào)用方式聲明為__stdcall方式，WINAPI都采用這種方式，而C/C++缺省的調(diào)用方式卻為__cdecl。__stdcall方式與__cdecl對(duì)函數(shù)名最終生成符號(hào)的方式不同。若采用C編譯方式(在C++中需將函數(shù)聲明為extern "C")，__stdcall調(diào)用約定在輸出函數(shù)名前面加下劃線，后面加“@”符號(hào)和參數(shù)的字節(jié)數(shù)，形如_functionname@number;而__cdecl調(diào)用約定僅在輸出函數(shù)名前面加下劃線，形如_functionname。
Windows編程中常見的幾種函數(shù)類型聲明宏都是與__stdcall和__cdecl有關(guān)的(節(jié)選自windef.h)：
#define CALLBACK __stdcall //這就是傳說中的回調(diào)函數(shù)
#define WINAPI __stdcall //這就是傳說中的WINAPI
#define WINAPIV __cdecl
#define APIENTRY WINAPI //DllMain的入口就在這里
#define APIPRIVATE __stdcall
#define PASCAL __stdcall
在lib.h中，應(yīng)這樣聲明add函數(shù)：
int __stdcall add(int x, int y);
在應(yīng)用工程中函數(shù)指針類型應(yīng)定義為：
typedef int(__stdcall *lpAddFun)(int, int);
若在lib.h中將函數(shù)聲明為__stdcall調(diào)用，而應(yīng)用工程中仍使用typedef int (* lpAddFun)(int,int)，運(yùn)行時(shí)將發(fā)生錯(cuò)誤(因?yàn)轭愋筒黄ヅ洌趹?yīng)用工程中仍然是缺省的__cdecl調(diào)用)，彈出如圖7所示的對(duì)話框。
圖7 調(diào)用約定不匹配時(shí)的運(yùn)行錯(cuò)誤
圖8中的那段話實(shí)際上已經(jīng)給出了錯(cuò)誤的原因，即“This is usually a result of …”。
單擊此處下載__stdcall調(diào)用例子工程源代碼附件。
4.6 DLL導(dǎo)出變量
DLL定義的全局變量可以被調(diào)用進(jìn)程訪問;DLL也可以訪問調(diào)用進(jìn)程的全局?jǐn)?shù)據(jù)，我們來看看在應(yīng)用工程中引用DLL中變量的例子(單擊此處下載本工程附件)。
/**//* 文件名：lib.h */
#ifndef LIB_H
#define LIB_H
extern int dllGlobalVar;
#endif
/**//* 文件名：lib.cpp */
#include "lib.h"
#include
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被加載時(shí)，賦全局變量為100
break;
case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}
;文件名：lib.def
;在DLL中導(dǎo)出變量
LIBRARY "dllTest"
EXPORTS
dllGlobalVar CONSTANT
;或dllGlobalVar DATA
GetGlobalVar從lib.h和lib.cpp中可以看出，全局變量在DLL中的定義和使用方法與一般的程序設(shè)計(jì)是一樣的。若要導(dǎo)出某全局變量，我們需要在.def文件的EXPORTS后添加：
變量名 CONSTANT //過時(shí)的方法 或
變量名 DATA //VC++提示的新方法在主函數(shù)中引用DLL中定義的全局變量：
#include
#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;
}
特別要注意的是用extern int dllGlobalVar聲明所導(dǎo)入的并不是DLL中全局變量本身，而是其地址，應(yīng)用程序必須通過強(qiáng)制指針轉(zhuǎn)換來使用DLL中的全局變量。這一點(diǎn)，從*(int*)dllGlobalVar可以看出。因此在采用這種方式引用DLL全局變量時(shí)，千萬不要進(jìn)行這樣的賦值操作： dllGlobalVar = 1;
其結(jié)果是dllGlobalVar指針的內(nèi)容發(fā)生變化，程序中以后再也引用不到DLL中的全局變量了。
在應(yīng)用工程中引用DLL中全局變量的一個(gè)更好方法是：
#include
#pragma comment(lib,"dllTest.lib")
extern int _declspec(dllimport) dllGlobalVar; //用_declspec(dllimport)導(dǎo)入
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("%d ", dllGlobalVar);
dllGlobalVar = 1; //這里就可以直接使用, 無須進(jìn)行強(qiáng)制指針轉(zhuǎn)換
printf("%d ", dllGlobalVar);
return 0;
}
通過_declspec(dllimport)方式導(dǎo)入的就是DLL中全局變量本身而不再是其地址了，筆者建議在一切可能的情況下都使用這種方式。
4.7 DLL導(dǎo)出類
DLL中定義的類可以在應(yīng)用工程中使用。
下面的例子里，我們?cè)贒LL中定義了point和circle兩個(gè)類，并在應(yīng)用工程中引用了它們(單擊此處下載本工程附件)。
//文件名：point.h，point類的聲明
#ifndef POINT_H
#define POINT_H
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport) point //導(dǎo)出類point
#else
class _declspec(dllimport) point //導(dǎo)入類point
#endif
{
public:
float y;
float x;
point();
point(float x_coordinate, float y_coordinate);
};
#endif
//文件名：point.cpp，point類的實(shí)現(xiàn)
#ifndef DLL_FILE
#define DLL_FILE
#endif
#include "point.h"
//類point的缺省構(gòu)造函數(shù)
point::point()
{
x = 0.0;
y = 0.0;
}
//類point的構(gòu)造函數(shù)
point::point(float x_coordinate, float y_coordinate)
{
x = x_coordinate;
y = y_coordinate;
}
//文件名：circle.h，circle類的聲明
#ifndef CIRCLE_H
#define CIRCLE_H
#include "point.h"
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport)circle //導(dǎo)出類circle
#else
class _declspec(dllimport)circle //導(dǎo)入類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類的實(shí)現(xiàn)
#ifndef DLL_FILE
#define DLL_FILE
#endif
#include "circle.h"
#define PI 3.1415926
//circle類的構(gòu)造函數(shù)
circle::circle()
{
centre = point(0, 0);
radius = 0;
}
//得到圓的面積
float circle::GetArea()
{
return PI *radius * radius;
}
//得到圓的周長(zhǎng)
float circle::GetGirth()
{
return 2 *PI * radius;
}
//設(shè)置圓心坐標(biāo)
void circle::SetCentre(const point ￠rePoint)
{
centre = centrePoint;
}
//設(shè)置圓的半徑
void circle::SetRadius(float r)
{
radius = r;
}
類的引用：
#include "..circle.h"http://包含類聲明頭文件
#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;
}
從上述源代碼可以看出，由于在DLL的類實(shí)現(xiàn)代碼中定義了宏DLL_FILE，故在DLL的實(shí)現(xiàn)中所包含的類聲明實(shí)際上為：
class _declspec(dllexport) point //導(dǎo)出類point
{
…
}
和
class _declspec(dllexport) circle //導(dǎo)出類circle
{
…
}
而在應(yīng)用工程中沒有定義DLL_FILE，故其包含point.h和circle.h后引入的類聲明為：
class _declspec(dllimport) point //導(dǎo)入類point
{
…
}
和
class _declspec(dllimport) circle //導(dǎo)入類circle
{
…
}
不錯(cuò)，正是通過DLL中的
class _declspec(dllexport) class_name //導(dǎo)出類circle
{
…
}
與應(yīng)用程序中的
class _declspec(dllimport) class_name //導(dǎo)入類
{
…
}
匹對(duì)來完成類的導(dǎo)出和導(dǎo)入的!
我們往往通過在類的聲明頭文件中用一個(gè)宏來決定使其編譯為class _declspec(dllexport) class_name還是class _declspec(dllimport) class_name版本，這樣就不再需要兩個(gè)頭文件。本程序中使用的是：
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport) class_name //導(dǎo)出類
#else
class _declspec(dllimport) class_name //導(dǎo)入類
#endif
實(shí)際上，在MFC DLL的講解中，您將看到比這更簡(jiǎn)便的方法，而此處僅僅是為了說明_declspec(dllexport)與_declspec(dllimport)匹對(duì)的問題。
由此可見，應(yīng)用工程中幾乎可以看到DLL中的一切，包括函數(shù)、變量以及類，這就是DLL所要提供的強(qiáng)大能力。只要DLL釋放這些接口，應(yīng)用程序使用它就將如同使用本工程中的程序一樣!