4.1一个简单的dll

　　第2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6，在vc++中new一个win32 dynamic-link library工程dlltest（单击此处下载本工程）。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; }

　　分析上述代码，dlltest工程中的lib.cpp文件与第2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的调用和对第2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。

　　4.2 声明导出函数

　　dll中导出函数的声明有两种方式：一种为4.1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）：

; lib.def : 导出dll函数 library dlltest exports 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。

　　4.3 dll的调用方式

　　在4.1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（单击此处下载本工程），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：

#pragma comment(lib,"dlltest.lib") //.lib文件中仅仅是关于其对应dll文件中函数的重定位信息 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）。

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。

　　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）。

/* 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）。

//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 &centrepoint); 　　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 &centrepoint) { 　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。 接下来，我们将要研究mfc规则dll。


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