DLL編寫教程

DLL的優點

簡單的說,dll有以下幾個優點:

1)      節省內存。同一個軟件模塊,若是以源代碼的形式重用,則會被編譯到不同的可執行程序中,同時運行這些exe時這些模塊的二進制碼會被重複加載到內存中。如果使用dll,則只在內存中加載一次,所有使用該dll的進程會共享此塊內存(當然,像dll中的全局變量這種東西是會被每個進程複製一份的)。

2)      不需編譯的軟件系統升級,若一個軟件系統使用了dll,則該dll被改變(函數名不變)時,系統升級只需要更換此dll即可,不需要重新編譯整個系統。事實上,很多軟件都是以這種方式升級的。例如我們經常玩的星際、魔獸等遊戲也是這樣進行版本升級的。

3)      Dll庫可以供多種編程語言使用,例如用c編寫的dll可以在vb中調用。這一點上DLL還做得很不夠,因此在dll的基礎上發明了COM技術,更好的解決了一系列問題。

最簡單的dll

開始寫dll之前,你需要一個c/c++編譯器和鏈接器,並關閉你的IDE。是的,把你的VCC++ BUILDER之類的東東都關掉,並打開你以往只用來記電話的記事本程序。不這樣做的話,你可能一輩子也不明白dll的真諦。我使用了VC自帶的cl編譯器和link鏈接器,它們一般都在vcbin目錄下。(若你沒有在安裝vc的時候選擇註冊環境變量,那麼就立刻將它們的路徑加入path吧)如果你還是因爲離開了IDE而害怕到哭泣的話,你可以關閉這個頁面並繼續去看《VC++技術內幕》之類無聊的書了。

最簡單的dll並不比chelloworld難,只要一個DllMain函數即可,包含objbase.h頭文件(支持COM技術的一個頭文件)。若你覺得這個頭文件名字難記,那麼用windows.H也可以。源代碼如下:dll_nolib.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       cout<<"Dll is attached!"<<endl;

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

       cout<<"Dll is detached!"<<endl;

       g_hModule=NULL;

       break;

    }

    return true;

}

其中DllMain是每個dll的入口函數,如同cmain函數一樣。DllMain帶有三個參數,hModule表示本dll的實例句柄(聽不懂就不理它,寫過windows程序的自然懂),dwReason表示dll當前所處的狀態,例如DLL_PROCESS_ATTACH表示dll剛剛被加載到一個進程中,DLL_PROCESS_DETACH表示dll剛剛從一個進程中卸載。當然還有表示加載到線程中和從線程中卸載的狀態,這裏省略。最後一個參數是一個保留參數(目前和dll的一些狀態相關,但是很少使用)。

從上面的程序可以看出,當dll被加載到一個進程中時,dll打印"Dll is attached!"語句;當dll從進程中卸載時,打印"Dll is detached!"語句。

編譯dll需要以下兩條命令:

cl /c dll_nolib.cpp

這條命令會將cpp編譯爲obj文件,若不使用/c參數則cl還會試圖繼續將obj鏈接爲exe,但是這裏是一個dll,沒有main函數,因此會報錯。不要緊,繼續使用鏈接命令。

Link /dll dll_nolib.obj

這條命令會生成dll_nolib.dll

注意,因爲編譯命令比較簡單,所以本文不討論nmake,有興趣的可以使用nmake,或者寫個bat批處理來編譯鏈接dll

加載DLL(顯式調用)

使用dll大體上有兩種方式,顯式調用和隱式調用。這裏首先介紹顯式調用。編寫一個客戶端程序:dll_nolib_client.cpp

#include <windows.h>

#include <iostream.h>

int main(void)

{

    //加載我們的dll

    HINSTANCE hinst=::LoadLibrary("dll_nolib.dll"); 

    if (NULL != hinst)

    {

       cout<<"dll loaded!"<<endl;

    }

    return 0;

}

注意,調用dll使用LoadLibrary函數,它的參數就是dll的路徑和名稱,返回值是dll的句柄。 使用如下命令編譯鏈接客戶端:

Cl dll_nolib_client.cpp

並執行dll_nolib_client.exe,得到如下結果:

Dll is attached!

dll loaded!

Dll is detached!

以上結果表明dll已經被客戶端加載過。但是這樣僅僅能夠將dll加載到內存,不能找到dll中的函數。

使用dumpbin命令查看DLL中的函數

Dumpbin命令可以查看一個dll中的輸出函數符號名,鍵入如下命令:

Dumpbin –exports dll_nolib.dll

通過查看,發現dll_nolib.dll並沒有輸出任何函數。

如何在dll中定義輸出函數

總體來說有兩種方法,一種是添加一個def定義文件,在此文件中定義dll中要輸出的函數;第二種是在源代碼中待輸出的函數前加上__declspec(dllexport)關鍵字。

Def文件

首先寫一個帶有輸出函數的dll,源代碼如下:dll_def.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

void FuncInDll (void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

這個dlldef文件如下:dll_def.def

;

; dll_def module-definition file

;

LIBRARY         dll_def.dll

DESCRIPTION     '(c)2007-2009 Wang Xuebin'

EXPORTS

                FuncInDll @1 PRIVATE

你會發現def的語法很簡單,首先是LIBRARY關鍵字,指定dll的名字;然後一個可選的關鍵字DESCRIPTION,後面寫上版權等信息(不寫也可以);最後是EXPORTS關鍵字,後面寫上dll中所有要輸出的函數名或變量名,然後接上@以及依次編號的數字(從1N),最後接上修飾符。

用如下命令編譯鏈接帶有def文件的dll

Cl /c dll_def.cpp

Link /dll dll_def.obj /def:dll_def.def

再調用dumpbin查看生成的dll_def.dll

Dumpbin –exports dll_def.dll

得到如下結果:

Dump of file dll_def.dll

File Type: DLL

 Section contains the following exports for dll_def.dll

           0 characteristics

    46E4EE98 time date stamp Mon Sep 10 15:13:28 2007

        0.00 version

           1 ordinal base

           1 number of functions

           1 number of names

    ordinal hint RVA      name

          1    0 00001000 FuncInDll

 Summary

        2000 .data

        1000 .rdata

        1000 .reloc

        6000 .text

觀察這一行

          1    0 00001000 FuncInDll

會發現該dll輸出了函數FuncInDll

顯式調用DLL中的函數

寫一個dll_def.dll的客戶端程序:dll_def_client.cpp

#include <windows.h>

#include <iostream.h>

int main(void)

{

    //定義一個函數指針

    typedef void (* DLLWITHLIB )(void); 

    //定義一個函數指針變量

    DLLWITHLIB pfFuncInDll = NULL; 

    //加載我們的dll

    HINSTANCE hinst=::LoadLibrary("dll_def.dll"); 

    if (NULL != hinst)

    {

       cout<<"dll loaded!"<<endl;

    }

    //找到dllFuncInDll函數

    pfFuncInDll = (DLLWITHLIB)GetProcAddress(hinst, "FuncInDll"); 

    //調用dll裏的函數

    if (NULL != pfFuncInDll)

    {

       (*pfFuncInDll)();  

    }

    return 0;

}

有兩個地方值得注意,第一是函數指針的定義和使用,不懂的隨便找本c++書看看;第二是GetProcAddress的使用,這個API是用來查找dll中的函數地址的,第一個參數是DLL的句柄,即LoadLibrary返回的句柄,第二個參數是dll中的函數名稱,即dumpbin中輸出的函數名(注意,這裏的函數名稱指的是編譯後的函數名,不一定等於dll源代碼中的函數名)。

編譯鏈接這個客戶端程序,並執行會得到:

dll loaded!

FuncInDll is called!

這表明客戶端成功調用了dll中的函數FuncInDll

__declspec(dllexport)

爲每個dlldef顯得很繁雜,目前def使用已經比較少了,更多的是使用__declspec(dllexport)在源代碼中定義dll的輸出函數。

Dll寫法同上,去掉def文件,並在每個要輸出的函數前面加上聲明__declspec(dllexport),例如:

__declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

這裏提供一個dll源程序dll_withlib.cpp,然後編譯鏈接。鏈接時不需要指定/DEF:參數,直接加/DLL參數即可,

Cl /c dll_withlib.cpp

Link /dll dll_withlib.obj

然後使用dumpbin命令查看,得到:

1    0 00001000 ?FuncInDll@@YAXXZ

可知編譯後的函數名爲?FuncInDll@@YAXXZ,而並不是FuncInDll,這是因爲c++編譯器基於函數重載的考慮,會更改函數名,這樣使用顯式調用的時候,也必須使用這個更改後的函數名,這顯然給客戶帶來麻煩。爲了避免這種現象,可以使用extern “C”指令來命令c++編譯器以c編譯器的方式來命名該函數。修改後的函數聲明爲:

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

dumpbin命令結果:

1    0 00001000 FuncInDll

這樣,顯式調用時只需查找函數名爲FuncInDll的函數即可成功。

extern “C”

使用extern “C”關鍵字實際上相當於一個編譯器的開關,它可以將c++語言的函數編譯爲c語言的函數名稱。即保持編譯後的函數符號名等於源代碼中的函數名稱。

隱式調用DLL

顯式調用顯得非常複雜,每次都要LoadLibrary,並且每個函數都必須使用GetProcAddress來得到函數指針,這對於大量使用dll函數的客戶是一種困擾。而隱式調用能夠像使用c函數庫一樣使用dll中的函數,非常方便快捷。

下面是一個隱式調用的例子:dll包含兩個文件dll_withlibAndH.cppdll_withlibAndH.h

代碼如下:dll_withlibAndH.h

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void);

dll_withlibAndH.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

#include "dll_withLibAndH.h"//看到沒有,這就是我們增加的頭文件

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

編譯鏈接命令:

Cl /c dll_withlibAndH.cpp

Link /dll dll_withlibAndH.obj

在進行隱式調用的時候需要在客戶端引入頭文件,並在鏈接時指明dll對應的lib文件(dll只要有函數輸出,則鏈接的時候會產生一個與dll同名的lib文件)位置和名稱。然後如同調用api函數庫中的函數一樣調用dll中的函數,不需要顯式的LoadLibraryGetProcAddress。使用最爲方便。客戶端代碼如下:dll_withlibAndH_client.cpp

#include "dll_withLibAndH.h"

//注意路徑,加載 dll的另一種方法是 Project | setting | link 設置裏

#pragma comment(lib,"dll_withLibAndH.lib")

int main(void)

{

    FuncInDll();//只要這樣我們就可以調用dll裏的函數了

    return 0;

}

__declspec(dllexport)__declspec(dllimport)配對使用

上面一種隱式調用的方法很不錯,但是在調用DLL中的對象和重載函數時會出現問題。因爲使用extern “C”修飾了輸出函數,因此重載函數肯定是會出問題的,因爲它們都將被編譯爲同一個輸出符號串(c語言是不支持重載的)。

事實上不使用extern “C”是可行的,這時函數會被編譯爲c++符號串,例如(?FuncInDll@@YAXH@Z ?FuncInDll@@YAXXZ),當客戶端也是c++時,也能正確的隱式調用。

這時要考慮一個情況:若DLL1.CPP是源,DLL2.CPP使用了DLL1中的函數,但同時DLL2也是一個DLL,也要輸出一些函數供Client.CPP使用。那麼在DLL2中如何聲明所有的函數,其中包含了從DLL1中引入的函數,還包括自己要輸出的函數。這個時候就需要同時使用__declspec(dllexport)__declspec(dllimport)了。前者用來修飾本dll中的輸出函數,後者用來修飾從其它dll中引入的函數。

所有的源代碼包括DLL1.HDLL1.CPPDLL2.HDLL2.CPPClient.cpp。源代碼可以在下載的包中找到。你可以編譯鏈接並運行試試。

值得關注的是DLL1DLL2中都使用的一個編碼方法,見DLL2.H

#ifdef DLL_DLL2_EXPORTS

#define DLL_DLL2_API __declspec(dllexport)

#else

#define DLL_DLL2_API __declspec(dllimport)

#endif

DLL_DLL2_API void FuncInDll2(void);

DLL_DLL2_API void FuncInDll2(int);

在頭文件中以這種方式定義宏DLL_DLL2_EXPORTSDLL_DLL2_API,可以確保DLL端的函數用__declspec(dllexport)修飾,而客戶端的函數用__declspec(dllimport)修飾。當然,記得在編譯dll時加上參數/D “DLL_DLL2_EXPORTS”,或者乾脆就在dllcpp文件第一行加上#define DLL_DLL2_EXPORTS

VC生成的代碼也是這樣的!事實證明,我是抄襲它的,hoho

DLL中的全局變量和對象

解決了重載函數的問題,那麼dll中的全局變量和對象都不是問題了,只是有一點語法需要注意。如源代碼所示:dll_object.h

#ifdef DLL_OBJECT_EXPORTS

#define DLL_OBJECT_API __declspec(dllexport)

#else

#define DLL_OBJECT_API __declspec(dllimport)

#endif

DLL_OBJECT_API void FuncInDll(void);

extern DLL_OBJECT_API int g_nDll;

class DLL_OBJECT_API CDll_Object {

public:

    CDll_Object(void);

    show(void);

    // TODO: add your methods here.

};

Cpp文件dll_object.cpp如下:

#define DLL_OBJECT_EXPORTS

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

#include "dll_object.h"

DLL_OBJECT_API void FuncInDll(void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

DLL_OBJECT_API int g_nDll = 9;

CDll_Object::CDll_Object()

{

    cout<<"ctor of CDll_Object"<<endl;

}

CDll_Object::show()

{

    cout<<"function show in class CDll_Object"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

編譯鏈接完後Dumpbin一下,可以看到輸出了5個符號:

1    0 00001040 ??0CDll_Object@@QAE@XZ

 2    1 00001000 ??4CDll_Object@@QAEAAV0@ABV0@@Z

 3    2 00001020 ?FuncInDll@@YAXXZ

 4    3 00008040 ?g_nDll@@3HA

 5    4 00001069 ?show@CDll_Object@@QAEHXZ

它們分別代表類CDll_Object,類的構造函數,FuncInDll函數,全局變量g_nDll和類的成員函數show。下面是客戶端代碼:dll_object_client.cpp

#include "dll_object.h"

#include <iostream.h>

//注意路徑,加載 dll的另一種方法是 Project | setting | link 設置裏

#pragma comment(lib,"dll_object.lib")

int main(void)

{

    cout<<"call dll"<<endl;

    cout<<"call function in dll"<<endl;

    FuncInDll();//只要這樣我們就可以調用dll裏的函數了

    cout<<"global var in dll g_nDll ="<<g_nDll<<endl;

    cout<<"call member function of class CDll_Object in dll"<<endl;

    CDll_Object obj;

    obj.show();

    return 0;

}

運行這個客戶端可以看到:

call dll

call function in dll

FuncInDll is called!

global var in dll g_nDll =9

call member function of class CDll_Object in dll

ctor of CDll_Object

function show in class CDll_Object

可知,在客戶端成功的訪問了dll中的全局變量,並創建了dll中定義的C++對象,還調用了該對象的成員函數。

中間的小結

牢記一點,說到底,DLL是對應C語言的動態鏈接技術,在輸出C函數和變量時顯得方便快捷;而在輸出C++類、函數時需要通過各種手段,而且也並沒有完美的解決方案,除非客戶端也是c++

記住,只有COM是對應C++語言的技術。

下面開始對各各問題一一小結。

顯式調用和隱式調用

何時使用顯式調用?何時使用隱式調用?我認爲,只有一個時候使用顯式調用是合理的,就是當客戶端不是C/C++的時候。這時是無法隱式調用的。例如用VB調用C++寫的dll。(VB我不會,所以沒有例子)

Def__declspec(dllexport)

其實def的功能相當於extern “C” __declspec(dllexport),所以它也僅能處理C函數,而不能處理重載函數。而__declspec(dllexport)__declspec(dllimport)配合使用能夠適應任何情況,因此__declspec(dllexport)是更爲先進的方法。所以,目前普遍的看法是不使用def文件,我也同意這個看法。

從其它語言調用DLL

從其它編程語言中調用DLL,有兩個最大的問題,第一個就是函數符號的問題,前面已經多次提過了。這裏有個兩難選擇,若使用extern “C”,則函數名稱保持不變,調用較方便,但是不支持函數重載等一系列c++功能;若不使用extern “C”,則調用前要查看編譯後的符號,非常不方便。

第二個問題就是函數調用壓棧順序的問題,即__cdecl__stdcall的問題。__cdecl是常規的C/C++調用約定,這種調用約定下,函數調用後棧的清理工作是由調用者完成的。__stdcall是標準的調用約定,即這些函數將在返回到調用者之前將參數從棧中刪除。

這兩個問題DLL都不能很好的解決,只能說湊合着用。但是在COM中,都得到了完美的解決。所以,要在Windows平臺實現語言無關性,還是隻有使用COM中間件。

總而言之,除非客戶端也使用C++,否則dll是不便於支持函數重載、類等c++特性的。DLLc函數的支持很好,我想這也是爲什麼windows的函數庫使用Cdll實現的理由之一。

VC中編寫DLL

VC中創建、編譯、鏈接dll是非常方便的,點擊fileàNewàProjectàWin32 Dynamic-Link Library,輸入dll名稱dll_InVC然後點擊確定。然後選擇A DLL that export some symbols,點擊Finish。即可得到一個完整的DLL

仔細觀察其源代碼,是不是有很多地方似曾相識啊,哈哈!

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