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  • VS2010制作dll

    一、为什么需要dll

    代码复用是提高软件开发效率的重要途径。一般而言,只要某部分代码具有通用性,就可将它构造成相对独立的功能模块并在之后的项目中重复使用。比较常见的例子是各种应用程序框架,如ATL、MFC等,它们都以源代码的形式发布。由于这种复用是“源码级别”的,源代码完全暴露给了程序员,因而称之为“白盒复用”。“白盒复用”的缺点比较多,总结起来有4点。

    1. 暴露了源代码;
    2. 容易与程序员的“普通”代码发生命名冲突;
    3. 多份拷贝,造成存储浪费;
    4. 更新功能模块比较困难。

    实际上,以上4点概括起来就是“暴露的源代码”造成“代码严重耦合”。为了弥补这些不足,就提出了“二进制级别”的代码复用。使用二进制级别的代码复用一定程度上隐藏了源代码,对于缓解代码耦合现象起到了一定的作用。这样的复用被称为“黑盒复用”。

    在Windows操作系统中有两种可执行文件,其后缀名分别为.exe和.dll。它们的区别在于,.exe文件可被独立的装载于内存中运行;.dll文件却不能,它只能被其它进程调用。然而无论什么格式,它们都是二进制文件。上面说到的“二进制级别”的代码复用,可以使用.dll来实现。

    与白盒复用相比,.dll很大程度上弥补了上述4大缺陷。.dll是二进制文件,因此隐藏了源代码;如果采用“显式调用”(后边将会提到),一般不会发生命名冲突;由于.dll是动态链接到应用程序中去的,它并不会在链接生成程序时被原原本本拷贝进去;.dll文件相对独立的存在,因此更新功能模块是可行的。

    说明:实现“黑盒复用”的途径不只dll一种,静态链接库甚至更高级的COM组件都是。本文只对dll进行讨论。

    二、创建dll

    接下来用一个简单的例子来说明创建dll的方法。本例采用VS2010,使用C++编程语言,具体操作步骤如下。

    通过Start Page或者File菜单栏,新建一个Project,将会弹出新建项目对话框。选择Win32 Project向导,项目名为CreateDLL,解决方案名为DLLTEST(注意Create directories for solution是勾选上的),点击OK,接着点击Next,到Application Settings,选择应用程序类型为dll,并勾选“Export Symbols”,点击Finish。完成这一步之后,VS界面上左边的Solution Explorer中将会看到向导自动生成的文件列表,如图1所示。

    图1 wizard自动生成的文件列表

    在VS界面的编辑窗口中,展示了自动生成的CreateDLL.cpp的代码。

    1. // CreateDLL.cpp : Defines the exported functions for the DLL application. 
    2. // 
    3.  
    4. #include "stdafx.h" 
    5. #include "CreateDLL.h" 
    6.  
    7.  
    8. // This is an example of an exported variable 
    9. CREATEDLL_API int nCreateDLL = 0; 
    10.  
    11. // This is an example of an exported function. 
    12. CREATEDLL_API int fnCreateDLL(void) 
    13.     return 42; 
    14.  
    15. // This is the constructor of a class that has been exported. 
    16. // see CreateDLL.h for the class definition 
    17. CCreateDLL::CCreateDLL() 
    18.     return; 
    // CreateDLL.cpp : Defines the exported functions for the DLL application.
    //
    
    #include "stdafx.h"
    #include "CreateDLL.h"
    
    
    // This is an example of an exported variable
    CREATEDLL_API int nCreateDLL = 0;
    
    // This is an example of an exported function.
    CREATEDLL_API int fnCreateDLL(void)
    {
    	return 42;
    }
    
    // This is the constructor of a class that has been exported.
    // see CreateDLL.h for the class definition
    CCreateDLL::CCreateDLL()
    {
    	return;
    }
    

    这里有3种类型的example,分别为导出变量nCreateDLL、导出函数fnCreateDLL以及导出类CCreateDLL。为了简化起见,本例只考虑导出函数。修改CreateDLL.h文件为:

    1. #ifdef CREATEDLL_EXPORTS 
    2. #define CREATEDLL_API __declspec(dllexport) 
    3. #else 
    4. #define CREATEDLL_API __declspec(dllimport) 
    5. #endif 
    6.  
    7. CREATEDLL_API void printMax(int&,int&); 
    8. CREATEDLL_API void printMax(int&,int&,int&); 
    #ifdef CREATEDLL_EXPORTS
    #define CREATEDLL_API __declspec(dllexport)
    #else
    #define CREATEDLL_API __declspec(dllimport)
    #endif
    
    CREATEDLL_API void printMax(int&,int&);
    CREATEDLL_API void printMax(int&,int&,int&);

    修改CreateDLL.cpp文件为:

    1. CREATEDLL_API void printMax(int& a,int& b) 
    2.     std::cout<<"Among ("<<a<<","<<b<<"), the Max Number is "<<(a>b?a:b)<<" "; 
    3. CREATEDLL_API void printMax(int& a,int& b,int& c) 
    4.     std::cout<<"Among ("<<a<<","<<b<<","<<c<<"), the Max Number is "<<(((a>b?a:b)>c)?(a>b?a:b):c)<<" "; 
    CREATEDLL_API void printMax(int& a,int& b)
    {
    	std::cout<<"Among ("<<a<<","<<b<<"), the Max Number is "<<(a>b?a:b)<<"
    ";
    }
    CREATEDLL_API void printMax(int& a,int& b,int& c)
    {
    	std::cout<<"Among ("<<a<<","<<b<<","<<c<<"), the Max Number is "<<(((a>b?a:b)>c)?(a>b?a:b):c)<<"
    ";
    }

    不难发现,printMax函数的作用就是打印出两个整数或三个整数中的最大值。需要说明的是,这里故意使用同名函数是为了引出导出函数的修饰名称,具体将在第四节中阐述。

    接下来,选择菜单Build->Build CreateDLL,Output窗口提示CreateDLL.dll文件生成成功,如图2所示。

    图2 CreateDLL.dll成功生成

    三、使用dll

    本例采用“显式调用”的方式使用CreateDLL.dll。显式调用方式相比于”隐式调用“有好有坏。显式调用只需要一个.dll文件就可以了,灵活性更好,更新模块方便;相对的,程序员需要做的事情更多,使用方法更为复杂。

    右键单击Solution Explorer中的Solution 'DLLTEST',在弹出的菜单中选择Add->New Project,选择Win32 Console Application,输入项目名为UseDLL,点击OK,接着点击Next,在Application Settings界面勾选EmptyProject并点击Finish。右键单击项目UseDLL,给它添加源文件UseDLL.cpp。这样操作之后,Solution Explorer的信息如图3所示。

    图3 向Solution'DLLTEST'添加项目UseDLL

    编写UseDLL.cpp的代码为:

    1. /*--UseDLL.cpp
    2. *Author: ume(李优米)
    3. *Use CreateDLL.dll explicitly
    4. */ 
    5. #include<Windows.h> 
    6. #include<iostream> 
    7. typedef void(*FUNA)(int&,int&); 
    8. typedef void(*FUNB)(int&,int&,int&); 
    9. int main() 
    10.     const char* dllName = "CreateDLL.dll"; 
    11.     const char* funName1 = "printMax"; 
    12.     const char* funName2 = "printMax"; 
    13.     int x(100), y(100), z(100); 
    14.     HMODULE hDLL = LoadLibrary(dllName); 
    15.     if(hDLL != NULL) 
    16.     { 
    17.         FUNA fp1 = FUNA(GetProcAddress(hDLL,funName1)); 
    18.         if(fp1 != NULL) 
    19.         { 
    20.             std::cout<<"Input 2 Numbers:"; 
    21.             std::cin>>x>>y; 
    22.             fp1(x,y); 
    23.         } 
    24.         else 
    25.         { 
    26.             std::cout<<"Cannot Find Function "<<funName1<<std::endl; 
    27.         } 
    28.         FUNB fp2 = FUNB(GetProcAddress(hDLL,funName2)); 
    29.         if(fp2 != NULL) 
    30.         { 
    31.             std::cout<<"Input 3 Numbers:"; 
    32.             std::cin>>x>>y>>z; 
    33.             fp2(x,y,z); 
    34.         } 
    35.         else 
    36.         { 
    37.             std::cout<<"Cannot Find Function "<<funName2<<std::endl; 
    38.         } 
    39.         FreeLibrary(hDLL); 
    40.     } 
    41.     else 
    42.     { 
    43.         std::cout<<"Cannot Find "<<dllName<<std::endl; 
    44.     } 
    45.     return 1; 
    /*--UseDLL.cpp
     *Author: ume(李优米)
     *Use CreateDLL.dll explicitly
     */
    #include<Windows.h>
    #include<iostream>
    typedef void(*FUNA)(int&,int&);
    typedef void(*FUNB)(int&,int&,int&);
    int main()
    {
    	const char* dllName = "CreateDLL.dll";
    	const char* funName1 = "printMax";
    	const char* funName2 = "printMax";
    	int x(100), y(100), z(100);
    	HMODULE hDLL = LoadLibrary(dllName);
    	if(hDLL != NULL)
    	{
    		FUNA fp1 = FUNA(GetProcAddress(hDLL,funName1));
    		if(fp1 != NULL)
    		{
    			std::cout<<"Input 2 Numbers:";
    			std::cin>>x>>y;
    			fp1(x,y);
    		}
    		else
    		{
    			std::cout<<"Cannot Find Function "<<funName1<<std::endl;
    		}
    		FUNB fp2 = FUNB(GetProcAddress(hDLL,funName2));
    		if(fp2 != NULL)
    		{
    			std::cout<<"Input 3 Numbers:";
    			std::cin>>x>>y>>z;
    			fp2(x,y,z);
    		}
    		else
    		{
    			std::cout<<"Cannot Find Function "<<funName2<<std::endl;
    		}
    		FreeLibrary(hDLL);
    	}
    	else
    	{
    		std::cout<<"Cannot Find "<<dllName<<std::endl;
    	}
    	return 1;
    }

    代码比较长,但是并不难理解,这里仅说明代码中的一些要点。

    • 包含头文件Windows.h,原因在于程序中用到了LoadLibrary、FreeLibrary、GetProcAddress等Win32 API函数。
    • FUNA和FUNB是函数指针类型的声明。
    • 当程序不再使用dll时,应该调用FreeLibrary及时释放它占用的内存空间。
    • 如果在const char* dllName和funName底部出现红色波浪线提示,说明采用的字符集不匹配,需要修改项目UseDLL的属性CharaterSet为Not Set。
    • 为方便项目的调试,建议修改解决方案的Startup Project属性为Single startup project并以UseDLL为首选。

    然而,这个程序还有错误。编译并运行,结果如图4所示。

                    图4 UseDLL的运行结果

    这并不是期望中的结果。实际上,正如第二节提到的那样,造成这种错误的原因正是导出函数的修饰名称。虽然在CreateDLL.cpp中两个printMax函数有相同的名称,但在dll二进制文件中,经过编译器的“加工”,它们实际上各自有不同的名称了。这也是函数重载机制得以实现的一个技术支持。

    使用VS2010附带工具dumpbin,查看CreateDLL.dll的导出函数名,结果如图5所示。

    图5 查看CreateDLL.dll的导出函数名

    观察图5可以发现,CreateDLL.dll导出函数名为?printMax@@YAXAAH00@Z和?printMax@@YAXAAH0@Z。它们分别对应着三个整数的printMax和两个整数的printMax。因此,Use.DLL中funName应当相应修改为:

    1. const char* funName1 = "?printMax@@YAXAAH0@Z"; 
    2. const char* funName2 = “?printMax@@YAXAAH00@Z”; 
    const char* funName1 = "?printMax@@YAXAAH0@Z";
    const char* funName2 = “?printMax@@YAXAAH00@Z”;

    修改之后,再次编译运行,结果正确,如图6所示。

    图6 UseDLL正常运行

    四、dll导出函数名称规范化

    创建、使用dll并不复杂,走过前三节,相信读者肯定有这样的体会。然而,一个问题仍然值得思考:导出函数的修饰名称太“奇怪”,为dll的使用带来了不便,能不能让导出函数的修饰名称规范一些?

    答案是肯定的,而且方法至少有两种:一是运用extern "C"修饰printMax;二是运用模块定义文件.def。后者的效果更好,所以本节将使用.def来规范化导出函数的修饰名称。

    CreateDLL.dll导出的两个函数功能很简单,根据功能描述,理想的函数名称是pMaxA2和pMaxA3。在CreateDLL项目中添加CreateDLL.def文件:

    1. LIBRARY CreateDLL 
    2. EXPORTS 
    3. pMaxA2 = ?printMax@@YAXAAH0@Z 
    4. pMaxA3 = ?printMax@@YAXAAH00@Z 
    LIBRARY CreateDLL
    EXPORTS
    pMaxA2 = ?printMax@@YAXAAH0@Z
    pMaxA3 = ?printMax@@YAXAAH00@Z

    重新build项目CreateDLL,使用dumpbin再次查看CreateDLL.dll的导出函数名称,结果如图7所示。

    图7 规范化的函数名,奇怪的修饰名称还存在

    出现了期望的结果,但仍有小缺憾:奇怪的修饰名称仍然存在。能否去掉这些不太规范的修饰名称呢?当然是可以的。只需要将CreateDLL.h中#define CREATEDLL_API __declspec(dllexport) 修改为#define CREATEDLL_API即可。修改之后重新编译生成CreateDLL.dll,使用dumpbin查看导出函数名称,结果如图8所示。

    图8 规范化的函数名,去除了奇怪的修饰名称   

    回到UseDLL.cpp,修改funName:

    1. const char* funName1 = "pMaxA2"; 
    2. const char* funName2 = "pMaxA3"; 
    const char* funName1 = "pMaxA2";
    const char* funName2 = "pMaxA3";

    重新编译运行UseDLL,结果正确,与图6类似。 五、dll的不足

    动态链接库虽然一定程度上实现了“黑盒复用”,但仍存在着诸多不足,笔者能够想到的有下面几点。

    1. dll节省了编译期的时间,但相应延长了运行期的时间,因为在使用dll的导出函数时,不但要加载dll,而且程序将会在模块间跳转,降低了cache的命中率。
    2. 若采用隐式调用,仍然需要.h、.lib、.dll文件(“三件套”),并不能有效支持模块的更新。
    3. 显式调用虽然很好地支持模块的更新,但却不能导出类和变量。
    4. dll不支持Template。

    二进制级别的代码复用相比源码级别的复用已经有了很大的进步,但在二进制级别的代码复用中,dll显得太古老。想真正完美实现跨平台、跨语言的黑盒复用,采用COM才是正确的选择

    个人感言:

      第一、extern "C"的作用
           比如一个C源程序A.c要使用C++编写的库函数,在A.c中#include "B.h",其中B.h中有要使用的函数的原形声明func。当编译链接源程序时,却发现了“链接错误,未决的外部符号...”的错误,这是什么原因呢?
    原因就是,C编译器编译A.c时,将func编译为func,当链接时链接器去C++库中寻找func,但是C++的编译器在编译库时将func编译成 _func@yyy@rrr,自然链接器就找不着相应的函数的信息了,所以就会报错!有什么办法可以处理这种情况呢?——可以在编写C++库的时候,为每一个函数(或导出函数)加上extern "C",它的含义是告知C++编译器在编译这些函数的时候,以C编译器的方式处理函数名。这样生成的库中的函数名字就是func了,当C程序调用库函数,编译链接时,链接器就能找到期望的信息,则链接成功。

    第二、.def文件的作用(仅与VC++编程相关)
           前面提到,不同厂商开发的两个C编译器也会有一些差异,最突出的就是microsoft的C编译器,它对函数名字的处理很特别(究竟是什么样子,可以使用 Dumpbin工具查看dll的导出函数),所以要在使用他方编写的库时,程序链接能成功,有两种方法:1使用库编写者使用的C编译器(这里指 VC++),显然这种方法不合理;2库的编写者在使用VC++编写库时使用.def文件。
           .def文件的作用即是,告知编译器不要以microsoft编译器的方式处理函数名,而以指定的某方式编译导出函数(比如有函数func,让编译器处理后函数名仍为func)。这样,就可以避免由于microsoft VC++编译器的独特处理方式而引起的链接错误。

    第三 你在def文件里写的函数名字就是导出的函数名字,相当于你使用了 extern c

    第四:def文件写法

        LIBRARY
      EXPORTS 
       printMax @1
       printmax @2

    转自http://blog.csdn.net/ixsea/article/details/6676802

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