VC++動態連結庫(DLL)程式設計深入淺出(二)
(1)DLL匯出函式,可供應用程式呼叫;
(2) DLL內部函式,只能在DLL程式使用,應用程式無法呼叫它們。
而應用程式對本DLL的呼叫和對第2節靜態連結庫的呼叫卻有較大差異,下面我們來逐一分析。
首先,語句typedef int ( * lpAddFun)(int,int)定義了一個與add函式接受引數型別和返回值均相同的函式指標型別。隨後,在main函式中定義了lpAddFun的例項addFun;
其次,在函式main中定義了一個DLL HINSTANCE控制代碼例項hDll,通過Win32 Api函式LoadLibrary動態載入了DLL模組並將DLL模組控制代碼賦給了hDll;
再次,在函式main中通過Win32 Api函式GetProcAddress得到了所載入DLL模組中函式add的地址並賦給了addFun。經由函式指標addFun進行了對DLL中add函式的呼叫;
最後,應用工程使用完DLL後,在函式main中通過Win32 Api函式FreeLibrary釋放了已經載入的DLL模組。
通過這個簡單的例子,我們獲知DLL定義和呼叫的一般概念:
(1)DLL中需以某種特定的方式宣告匯出函式(或變數、類);
(2)應用工程需以某種特定的方式呼叫DLL的匯出函式(或變數、類)。
下面我們來對“特定的方式進行”闡述。
4.2 宣告匯出函式
DLL中匯出函式的宣告有兩種方式:一種為4.1節例子中給出的在函式宣告中加上__declspec(dllexport),這裡不再舉例說明;另外 一種方式是採用模組定義(.def) 檔案宣告,.def檔案為連結器提供了有關被連結程式的匯出、屬性及其他方面的資訊。
下面的程式碼演示了怎樣同.def檔案將函式add宣告為DLL匯出函式(需在dllTest工程中新增lib.def檔案):
; lib.def : 匯出DLL函式
LIBRARY dllTest
EXPORTS
add @ 1
.def檔案的規則為:
(1)LIBRARY語句說明.def檔案相應的DLL;
(2)EXPORTS語句後列出要匯出函式的名稱。可以在.def檔案中的匯出函式名後加@n,表示要匯出函式的序號為n(在進行函式呼叫時,這個序號將發揮其作用);
(3).def 檔案中的註釋由每個註釋行開始處的分號 (;) 指定,且註釋不能與語句共享一行。
由此可以看出,例子中lib.def檔案的含義為生成名為“dllTest”的動態連結庫,匯出其中的add函式,並指定add函式的序號為1。
4.3 DLL的呼叫方式
在4.1節的例子中我們看到了由“LoadLibrary-GetProcAddress-FreeLibrary”系統Api提供的三位一體“DLL載入-DLL函式地址獲取-DLL釋放”方式,這種呼叫方式稱為DLL的動態呼叫。
動態呼叫方式的特點是完全由程式設計者用 API 函式載入和解除安裝 DLL,程式設計師可以決定 DLL 檔案何時載入或不載入,顯式連結在執行時決定載入哪個 DLL 檔案。
與 動態呼叫方式相對應的就是靜態呼叫方式,“有動必有靜”,這來源於物質世界的對立統一。“動與靜”,其對立與統一竟無數次在技術領域裡得到驗證,譬如靜態 IP與DHCP、靜態路由與動態路由等。從前文我們已經知道,庫也分為靜態庫與動態庫DLL,而想不到,深入到DLL內部,其呼叫方式也分為靜態與動態。 “動與靜”,無處不在。《周易》已認識到有動必有靜的動靜平衡觀,《易.繫辭》曰:“動靜有常,剛柔斷矣”。哲學意味著一種普遍的真理,因此,我們經常可以在枯燥的技術領域看到哲學的影子。
靜態呼叫方式的特點是由編譯系統完成對DLL的載入和應用程式結束時 DLL 的解除安裝。當呼叫某DLL的應用程式結束時,若系統中還有其它程式使用該 DLL,則Windows對DLL的應用記錄減1,直到所有使用該DLL的程式都結束時才釋放它。靜態呼叫方式簡單實用,但不如動態呼叫方式靈活。下面我們來看看靜態呼叫的例子(單擊此處下載本工程附件
),將編譯dllTest工程所生成的.lib和.dll檔案拷入dllCall工程所在的路徑,dllCall執行下列程式碼:#pragma comment(lib,"dllTest.lib")
//.lib檔案中僅僅是關於其對應DLL檔案中函式的重定位資訊
由上述程式碼可以看出,靜態呼叫方式的順利進行需要完成兩個動作:
(1)告訴編譯器與DLL相對應的.lib檔案所在的路徑及檔名,#pragma comment(lib,"dllTest.lib")就是起這個作用。
程式設計師在建立一個DLL檔案時,聯結器會自動為其生成一個對應的.lib檔案,該檔案包含了DLL 匯出函式的符號名及序號(並不含有實際的程式碼)。在應用程式裡,.lib檔案將作為DLL的替代檔案參與編譯。
(2)宣告匯入函式,extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y)語句中的__declspec(dllimport)發揮這個作用。
靜 態呼叫方式不再需要使用系統API來載入、解除安裝DLL以及獲取DLL中匯出函式的地址。這是因為,當程式設計師通過靜態連結方式編譯生成應用程式時,應用程式 中呼叫的與.lib檔案中匯出符號相匹配的函式符號將進入到生成的EXE 檔案中,.lib檔案中所包含的與之對應的DLL檔案的檔名也被編譯器儲存在 EXE檔案內部。當應用程式執行過程中需要載入DLL檔案時,Windows將根據這些資訊發現並載入DLL,然後通過符號名實現對DLL 函式的動態連結。這樣,EXE將能直接通過函式名呼叫DLL的輸出函式,就象呼叫程式內部的其他函式一樣。
4.4 DllMain函式
Windows在載入DLL的時候,需要一個入口函式,就如同控制檯或DOS程式需要main函式、WIN32程式需要WinMain函式一樣。在前面的例子中,DLL並沒有提供DllMain函式,應用工程也能成功引用DLL,這是因為Windows在找不到DllMain的時候,系統會從其它執行庫中引入一個不做任何操作的預設DllMain函式版本,並不意味著DLL可以放棄DllMain函式。
根據編寫規範,Windows必須查詢並執行DLL裡的DllMain函式作為載入DLL的依據,它使得DLL得以保留在記憶體裡。這個函式並不屬於匯出函式,而是DLL的內部函式。這意味著不能直接在應用工程中引用DllMain函式,DllMain是自動被呼叫的。
我們來看一個DllMain函式的例子(單擊此處下載本工程附件 )。
DllMain函式在DLL被載入和解除安裝時被呼叫,在單個執行緒啟動和終止時,DLLMain函式也被呼叫,ul_reason_for_call指明瞭 被呼叫的原因。原因共有4種,即PROCESS_ATTACH、PROCESS_DETACH、THREAD_ATTACH和 THREAD_DETACH,以switch語句列出。
來仔細解讀一下DllMain的函式頭BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, WORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )。
APIENTRY被定義為__stdcall,它意味著這個函式以標準Pascal的方式進行呼叫,也就是WINAPI方式;
程序中的每個DLL模組被全域性唯一的32位元組的HINSTANCE控制代碼標識,只有在特定的程序內部有效,控制代碼代表了DLL模組在程序虛擬空間中的起始地 址。在Win32中,HINSTANCE和HMODULE的值是相同的,這兩種型別可以替換使用,這就是函式引數hModule的來歷。
執行下列程式碼:
我們看到輸出順序為:
process attach of dll
call add in dll:5
process detach of dll
這一輸出順序驗證了DllMain被呼叫的時機。
程式碼中的GetProcAddress ( hDll, MAKEINTRESOURCE ( 1 ) )值得留意,它直接通過.def檔案中為add函式指定的順序號訪問add函式,具體體現在MAKEINTRESOURCE ( 1 ),MAKEINTRESOURCE是一個通過序號獲取函式名的巨集,定義為(節選自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 寫的程式呼叫,應將函式的呼叫方式宣告為__stdcall方式,WINAPI都採用這種方式,而C/C++預設的呼叫方式卻為__cdecl。 __stdcall方式與__cdecl對函式名最終生成符號的方式不同。若採用C編譯方式(在C++中需將函式宣告為extern "C"),__stdcall呼叫約定在輸出函式名前面加下劃線,後面加“@”符號和引數的位元組數,形如[email protected];而 __cdecl呼叫約定僅在輸出函式名前面加下劃線,形如_functionname。
Windows程式設計中常見的幾種函式型別宣告巨集都是與__stdcall和__cdecl有關的(節選自windef.h):
#define CALLBACK __stdcall //這就是傳說中的回撥函式
#define WINAPI __stdcall //這就是傳說中的WINAPI
#define WINAPIV __cdecl
#define APIENTRY WINAPI //DllMain的入口就在這裡
#define APIPRIVATE __stdcall
#define PASCAL __stdcall
在lib.h中,應這樣宣告add函式:
int __stdcall add(int x, int y);
在應用工程中函式指標型別應定義為:
typedef int(__stdcall *lpAddFun)(int, int);
若在lib.h中將函式宣告為__stdcall呼叫,而應用工程中仍使用typedef int (* lpAddFun)(int,int),執行時將發生錯誤(因為型別不匹配,在應用工程中仍然是預設的__cdecl呼叫),彈出如圖7所示的對話方塊。
圖7 呼叫約定不匹配時的執行錯誤
圖8中的那段話實際上已經給出了錯誤的原因,即“This is usually a result of …”。
單擊此處下載__stdcall呼叫例子工程原始碼附件 。
4.6 DLL匯出變數
DLL定義的全域性變數可以被呼叫程序訪問;DLL也可以訪問呼叫程序的全域性資料,我們來看看在應用工程中引用DLL中變數的例子(單擊此處下載本工程附件 )。
從lib.h和lib.cpp中可以看出,全域性變數在DLL中的定義和使用方法與一般的程式設計是一樣的。若要匯出某全域性變數,我們需要在.def檔案的EXPORTS後新增:
變數名 CONSTANT //過時的方法
或
變數名 DATA //VC++提示的新方法
在主函式中引用DLL中定義的全域性變數:
特別要注意的是用extern int dllGlobalVar宣告所匯入的並不是DLL中全域性變數本身,而是其地址,應用程式必須通過強制指標轉換來使用DLL中的全域性變數。這一點,從*(int*)dllGlobalVar可以看出。因此在採用這種方式引用DLL全域性變數時,千萬不要進行這樣的賦值操作:
dllGlobalVar = 1;
其結果是dllGlobalVar指標的內容發生變化,程式中以後再也引用不到DLL中的全域性變量了。
在應用工程中引用DLL中全域性變數的一個更好方法是:
通過_declspec(dllimport)方式匯入的就是DLL中全域性變數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匯出類
DLL中定義的類可以在應用工程中使用。
下面的例子裡,我們在DLL中定義了point和circle兩個類,並在應用工程中引用了它們(單擊此處下載本工程附件 )。
類的引用:
從上述原始碼可以看出,由於在DLL的類實現程式碼中定義了巨集DLL_FILE,故在DLL的實現中所包含的類宣告實際上為:
class _declspec(dllexport) point //匯出類point
{
…
}
和
class _declspec(dllexport) circle //匯出類circle
{
…
}
而在應用工程中沒有定義DLL_FILE,故其包含point.h和circle.h後引入的類宣告為:
class _declspec(dllimport) point //匯入類point
{
…
}
和
class _declspec(dllimport) circle //匯入類circle
{
…
}
不錯,正是通過DLL中的
class _declspec(dllexport) class_name //匯出類circle
{
…
}
與應用程式中的
class _declspec(dllimport) class_name //匯入類
{
…
}
匹對來完成類的匯出和匯入的!
我們往往通過在類的宣告標頭檔案中用一個巨集來決定使其編譯為class _declspec(dllexport) class_name還是class _declspec(dllimport) class_name版本,這樣就不再需要兩個標頭檔案。本程式中使用的是:
#ifdef DLL_FILE
class _declspec(dllexport) class_name //匯出類
#else
class _declspec(dllimport) class_name //匯入類
#endif
實際上,在MFC DLL的講解中,您將看到比這更簡便的方法,而此處僅僅是為了說明_declspec(dllexport)與_declspec(dllimport)匹對的問題。
由此可見,應用工程中幾乎可以看到DLL中的一切,包括函式、變數以及類,這就是DLL所要提供的強大能力。只要DLL釋放這些介面,應用程式使用它就將如同使用本工程中的程式一樣!
本章雖以VC++為平臺講解非MFC DLL,但是這些普遍的概念在其它語言及開發環境中也是相同的,其思維方式可以直接過渡。
接下來,我們將要研究MFC規則DLL相關推薦
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