DLL(Dynamic Link Library,动态链接库)是微软公司为Windows和OS/2操作系统设计一种供应用程序在运行时调用的共享函数库。DLL是应用程序的一种扩展,也是软件共享和重用的传统方法。
DLL除了可同时被多个应用程序共享外,还可以在不改变调用接口(从而不需修改使用它的应用程序)的情况下,改进和升级里面的库函数。而且DLL与编写它的语言无关,例如,用VC生成的规则DLL,可以被VB、Delphi等生成的应用程序使用。
DLL可以用多种语言和工具编写,我们这里只介绍如何使用MFC来编写和使用DLL。相关说明文档位于MSDN帮助的“目录\开发工具和语言\Visual Studio\Visual C++\常见编程方法\DLL\”中。
8.1 基础
本节先讨论DLL与静态库的区别,然后列出几种适合放置DLL的目录,最后介绍MFC DLL的三种类型。
静态链接库Lib(Static Link Library),是在编译的链接阶段将库函数嵌入到应用程序的内部。如果系统中运行的多个应用程序都包含所用到的公共库函数,则必然造成很大的浪费。这样即增加了链接器的负担,也增大了可执行程序的大小,还加大了内存的消耗。Lib的好处是应用程序可以独立运行,而不需要在操作系统中另外安装对应的DLL。
而DLL采用动态链接,对公用的库函数,系统只有一个拷贝(一般是位于系统目录的*.DLL文件),而且只有在应用程序真正调用时,才加载到内存。在内存中的库函数,也只有一个拷贝,可供所有运行的程序调用。当再也没有程序需要调用它时,系统会自动将其卸载,并释放其所占用的内存空间。参见图8-1。
DLL的缺点是应用程序不能独立运行,需要在操作系统中另外安装对应的DLL。例如,如果你的MFC项目被设置成“在共享DLL中使用MFC”的,则虽然生成的可执行程序很小,但是在其他没有安装Visual C++(运行环境)的机器上是不能直接运行的,需要另外安装MFC的动态链接库(如mfc90.dll)。
为了使需要动态链接库的应用程序可以运行,需要将DLL文件放在操作系统能够找到的地方。Windows操作系统查找DLL的目录顺序为:
使用MFC编写的DLL,可以分成两大类:
l规则DLL——规则(regular)DLL中所包含的函数,可以被所有Windows应用程序使用;
共享MFC——DLL中不包含MFC库函数,需要另外安装MFC动态链接库后才能使用;
静态MFC——DLL中包含MFC库函数,可以脱离MFC动态链接库独立使用。
扩展DLL——扩展(extension)DLL中所定义的类和函数,只能被所MFC应用程序使用。而且扩展DLL中不能包含MFC库函数,也需要另外安装MFC动态链接库后才能使用。
使用MFC创建DLL时,从项目中导出(export)函数到DLL文件的方法有:
使用模块定义文件(.def)。
使用__declspec(dllexport)关键字或其替代宏AFX_EXT_CLASS。
这两种方法是互斥的,对每个函数只需用一种方法即可。另外,DEF文件只能用来导出函数,不能用于导出整个类。导出C++类,必须用__declspec(dllexport)关键字或其替代宏AFX_EXT_CLASS。
1.DEF文件
模块定义(module definition)文件(.def)是包含一个或多个描述DLL各种属性的模块语句的文本文件。DEF文件必须至少包含下列模块定义语句:
l 文件中的第一个语句必须是LIBRARY语句。此语句将.def文件标识为属于DLL。LIBRARY语句的后面是DLL的名称(缺省为DLL项目名)。链接器将此名称放到DLL的导入库中。
l EXPORTS语句列出名称,可能的话还会列出DLL导出函数的序号值。通过在函数名的后面加上@符和一个数字,给函数分配序号值。当指定序号值时,序号值的范围必须是从1到N,其中N是DLL导出函数的个数。
即,DEF文件的格式为:(在这两个语句之间,还可以加上可选的描述语句:DESCRIPTION "库描述串"。分号;后的文本内容行为注释)
; 库名.def
LIBRARY 库名
EXPORTS
函数名1 @1
函数名2 @2
……
函数名n @n
在使用MFC DLL向导创建MFC DLL项目时,VC会自动创建一个与项目同名但没有任何函数导出项的DEF文件(项目名.def),格式为:
; 项目名.def : 声明 DLL 的模块参数。
LIBRARY "项目名"
EXPORTS
; 此处可以是显式导出
例如,项目名为RegDll的DEF文件(RegDll.def)的内容为:
; RegDll.def : 声明 DLL 的模块参数。
LIBRARY "RegDll"
EXPORTS
; 此处可以是显式导出
如果生成扩展DLL并使用.def文件导出,则将下列代码放在包含导出类的头文件的开头和结尾:
#undef AFX_DATA
#define AFX_DATA AFX_EXT_DATA
// <你的头文件体>
#undef AFX_DATA
#define AFX_DATA
这些代码行确保内部使用的MFC变量或添加到类的变量是从扩展DLL导出(或导入)的。例如,当使用DLAECRE_DYNAMIC派生类时,该宏扩展以将CRuntimeClass成员变量添加到类。省去这四行代码可能会导致不能正确编译或链接DLL,或在客户端应用程序链接到DLL时导致错误。
当生成DLL时,链接器使用.def文件创建导出(.exp)文件和导入库(.lib)文件。然后,链接器使用导出文件生成DLL文件。隐式链接到DLL的可执行文件在生成时链接到导入库。请注意,MFC本身就是使用.def文件从MFCx0.dll导出函数和类的。
2.关键字或宏
除了使用DEF文件来导出函数外,还可以在源程序中使用__declspec(dllexport)关键字或其替代宏AFX_EXT_CLASS:
#define AFX_EXT_CLASS AFX_CLASS_EXPORT (定义在头文件afxv_dll.h中)
#define AFX_CLASS_EXPORT __declspec(dllexport) (定义在头文件afxver_.h中)
来导出函数和整个C++类。
具体的格式为:
l导出整个类:
class AFX_EXT_CLASS 类名[ : public基类]
{
……
}
l 导出类的成员函数:
class 类名[ : public基类]
{
AFX_EXT_CLASS 返回类型 函数名1(……) ;
AFX_EXT_CLASS 返回类型 函数名2(……) ;
……
}
l 导出外部C格式的(全局)函数:
extern "C" __declspec(dllexport) 返回类型 函数名(……)
{
……
}
如果希望用MFC(C++)编写的规则DLL中的函数,也能够被非MFC程序来调用,需要为函数声明指定extern "C"。不然,C++编译器会使用C++类型安全命名约定(也称作名称修饰)和C++调用约定(使用此调用约定从C调用会很困难)。
为了使用方便,可以定义宏:
#define DllExport extern "C" __declspec(dllexport)
然后再使用它,例如:
DllExport int Add(int d1, int d2) {……}
8.2 扩展DLL
使用MFC编写的扩展DLL,可以导出整个类(从而能使用类中的所有成员,包括数据成员和成员函数),也可以导出指定的若干(成员或全局)函数。
下面我们通过一个四则运算的例子,看看如何用宏AFX_EXT_CLASS来编写和使用导出整个C++类的扩展MFC DLL。
我们创建一个名为ExtDll的扩展DLL的“Visual C++”之“MFC”的“MFC DLL”项目,注意需选中“创建解决方案的目录”复选框,参见图8-2。
图8-2 新建MFC DLL项目ExtDll的对话框
按“确定”钮,弹出“MFC DLL向导”对话框。在“DLL类型”栏中,选中“扩展DLL”单选钮,参见图8-3。按“完成”钮,创建ExtDll解决方案和项目。
图8-3 选择“扩展DLL”的MFC DLL向导对话框
为新项目添加用于四则计算的导出类CCompute。方法有多种,可以在项目管理区的“类视图”页中,选中项目名“ExtDll”,按鼠标右键,在弹出菜单中选“添加\类”。在弹出的“添加类”对话框中,选择“Visual C++”之“MFC”的“MFC类”项,参见图8-4。
图8-4 添加类对话框
按“添加”钮,弹出“MFC类向导”对话框。在“类名”栏中键入“CCompute”,在“基类”下拉式列表,选“CObject”,参见图8-5。按“完成”钮,添加该类到ExtDll项目。
图8-5 MFC类向导对话框
我们将整个CCompute类设为导出类,并在里面添加2个成员变量、1个构造函数和4个用于四则运算的成员函数,外加1个演示导出函数的取模全局函数Mod。
下面是CCompute类的头文件(Compute.h),其中红色的部分是自己添加:(注意导出宏AFX_EXT_CLASS的使用)
#pragma once // CCompute 命令目标 class AFX_EXT_CLASS CCompute : public CObject { public: int m_data1, m_data2; public: CCompute(); CCompute(int d1, int d2); virtual ~CCompute(); public: int Add(); int Sub(); int Mul(); double Div(); }; AFX_EXT_CLASS int Mod(int d1, int d2);
下面是CCompute类的代码源文件(Compute.cpp),其中红色为自己添加的部分:
// Compute.cpp : 实现文件 // #include "stdafx.h" #include "Compute.h" // CCompute CCompute::CCompute() { } CCompute::CCompute(int d1, int d2) { m_data1 = d1; m_data2 = d2; } CCompute::~CCompute() { } // CCompute 成员函数 int CCompute::Add() { return m_data1 + m_data2; } int CCompute::Sub() { return m_data1 - m_data2; } int CCompute::Mul() { return m_data1 * m_data2; } double CCompute::Div() { if (m_data2 == 0 ) { AfxMessageBox(L"Divided by zero!"); return 0; } return (double)m_data1 / m_data2; } int Mod(int d1, int d2) { if (d2 == 0 ) { AfxMessageBox(L"Modulo by zero!"); return 0; } return d1 % d2; }
编译运行时,后弹出图8-6所示的对话框:
图8-6 调试会话的可执行文件对话框
要求你选择或输入使用此DLL的应用程序之可执行文件的名称或路径。这是因为DLL虽然包含了可运行函数的二进制代码,但是它并不是独立的应用程序,不能单独运行。因此,我们必须编写使用DLL的客户程序。
为了演示扩展DLL的应用,我们在原解决方案ExtDll中,添加一个客户程序项目ExtClient。具体做法是,打开新建项目对话框,选中“Visual C++”之“MFC”的“MFC应用程序”模板,键入项目名ExtClient。注意,需选在对话框底部的“解决方案”下拉式列表中选中“添入解决方案”表项,参见图8-7。
图8-6 新建客户程序项目的对话框
按“确定”钮进入“MFC应用程序向导”对话框,在“应用程序类型”页,选中“基于对话框”单选钮,按“完成”添加项目。
此时,ExtDll解决方案包含两个项目:DLL项目ExtDll和客户程序项目ExtClient,生成的文件目录结构为:
ExtDll ←解决方案目录
Debug ←解决方案的调试目录
Release ←解决方案的发行目录
ExtDll ←DLL项目目录
Debug ←DLL的调试目录
Release ←DLL的发行目录
res ←DLL的资源目录
ExtClient ←客户程序项目目录
Debug ←客户程序的调试目录
Release ←客户程序的发行目录
res ←客户程序的资源目录
为了使客户程序可以调用DLL,需要将它们关联起来。最简单的办法是设置DLL项目为客户项目的依赖项。具体做法是,在项目管理区中选中客户项目名“ExtClient”,选中菜单项“项目\项目依赖项”,在弹出的“项目依赖项”对话框中,选中“依赖栏”中的“ExtDll”复选框,参见图8-7。
图8-7 设置ExtClient项目依赖项的对话框
1.编辑对话框资源
添加表示操作数的2个静态文本框和2个文本编辑框(ID值分别为IDC_DATA1和IDC_DATA2)、5个表示四则运算和取模运算的按钮(ID值分别为IDC_ADD、IDC_SUB、IDC_MUL、IDC_DIV和IDC_MOD)、表示计算结果的1个静态文本框和1个文本编辑框(ID值为IDC_RESULT),删除原来“确定”按钮,将原来的“取消”按钮的“Caption”属性值改为“退出”,参见图8-8。
图8-8 客户程序的对话框界面
2.添加控件变量
为了动态获取用户输入的数据,我们需要为2个表示操作数据的文本编辑框,添加控件的Value值类别int型变量m_iData1和m_iData2。
3.添加事件处理
分别对5个计算按钮,为对话框类CExtClientDlg添加按钮通知消息BN_CLICKED(鼠标单击)事件的处理程序OnBnClickedAdd等。
4.编写代码
为了让客户程序可以使用DLL项目中的计算类CCompute,需要在客户程序对话框类CExtClientDlg的头文件
在ExtClientDlg.h 中
添加 #include "..\ExtDll\Compute.h"//相对路径(这个比绝对路径要好),看情况..\表示相对自己上一级目录。用来引入CCompute类。
检查class CAboutDlg : public CDialogEx 中的,对话框数据enum { IDD = 操作对话框数据ID };
在对话框类的定义中,手工添加公共型类变量和成员函数:
public: CCompute *m_pComp; void Comp(UINT nID);
ExtClientDlg.c //文件
// CExtClientDlg 对话框 class CExtClientDlg : public CDialog { …… public: int m_iData1; int m_iData2; CCompute *m_pComp; void Comp(UINT nID); afx_msg void OnBnClickedAdd(); afx_msg void OnBnClickedSub(); afx_msg void OnBnClickedMul(); afx_msg void OnBnClickedDiv(); afx_msg void OnBnClickedMod(); };
在客户对话框类ExtClientDlg.cpp的初始化对话框成员函数OnInitDialog中,手工添加设置数据编辑框初值的代码(红色部分):
BOOL CExtClientDlg::OnInitDialog() { CDialog::OnInitDialog(); …… // TODO: 在此添加额外的初始化代码 SetDlgItemInt(IDC_DATA1, 5); SetDlgItemInt(IDC_DATA2, 3); return TRUE; // 除非将焦点设置到控件,否则返回 TRUE }
代码文件ExtClientDlg.cpp中其他新加内容有:(其中红色部分为手工添加的)
void CExtClientDlg::OnBnClickedAdd() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_ADD); } void CExtClientDlg::OnBnClickedSub() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_SUB); } void CExtClientDlg::OnBnClickedMul() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_MUL); } void CExtClientDlg::OnBnClickedDiv() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_DIV); } void CExtClientDlg::OnBnClickedMod() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_MOD); } void CExtClientDlg::Comp(UINT nID) { UpdateData(); // 动态获取用户输入的数据并赋值给对应的控件变量 m_pComp = new CCompute(m_iData1, m_iData2); // 创建计算对象 int r; double dr; switch(nID) { // 进行四则和取模运算 case IDC_ADD: r = m_pComp->Add(); break; case IDC_SUB: r = m_pComp->Sub(); break; case IDC_MUL: r = m_pComp->Mul(); break; case IDC_DIV: dr = m_pComp->Div(); break; case IDC_MOD: r = Mod(m_iData1, m_iData2); break; } delete m_pComp; if (nID != IDC_DIV) SetDlgItemInt(IDC_RESULT, r); // 显示整数结果 else { // 显示除法所得的实数结果 wchar_t buf[20]; swprintf_s(buf, 20, L"%g", dr); SetDlgItemText(IDC_RESULT, buf); } } //修改点击退出按钮动作----退出 void CExtClientDlg::OnBnClickedCancel() { // TODO:在此添加控件通知处理程序代码
exit(0); }
为了运行客户程序,需要将客户程序项目设置成启动项目。具体做法是,先在项目管理区中选中ExtClient项目,然后选择菜单项“项目\设为启动项目”。
编译后,会在解决方案的Debug或Release目录中生成动态链接库文件ExtDll.dll和客户程序的可执行文件ExtClient.exe,以及DLL的导出文件ExtDll.exp和(静态连接)库文件ExtDll.lib。如果出现:
>ExtClientDlg.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "__declspec(dllimport) public: __thiscall CCompute::CCompute(int,int)" (__imp_??0CCompute@@QAE@HH@Z),该符号在函数 "public: void __thiscall CExtClientDlg::Comp(unsigned int)" (?Comp@CExtClientDlg@@QAEXI@Z) 中被引用
1>ExtClientDlg.obj : error LNK2019: 无法解析的外部符号 "__declspec(dllimport) public: virtual __thiscall CCompute::~CCompute(void)" (__imp_??1CCompute@@UAE@XZ),该符号在函数 "public: virtual void * __thiscall CCompute::`scalar deleting destructor'(unsigned int)" (??_GCCompute@@UAEPAXI@Z) 中被引用
1>D:\ExtDll\Debug\ExtClient.exe : fatal error LNK1120: 7 个无法解析的外部命令
这样的错误是因为缺少lib库导致添加操作如下,这里是缺少
右键“ExtClient”项目名称出现
下一步添加lib库
添加路径:
问题解决。
运行结果如图8-9所示:
图8-9 客户程序ExtClient的运行结果
8.3 规则DLL
使用MFC编写的规则DLL,虽然只能导出函数而不能导出整个类,但是其导出的函数却可以其他被非MFC应用程序所调用。下面我们仍通过上面的四则运算的例子,看看如何用关键字__declspec(dllexport)和extern "C"来编写和使用导出若干(全局)C函数的规则MFC DLL。
我们创建一个名为RegDll的规则DLL的“Visual C++”之“MFC”的“MFC DLL”项目,注意仍需选中“创建解决方案的目录”复选框,参见图8-10。
图8-10 新建MFC DLL项目RegDll的对话框
按“确定”钮,弹出“MFC DLL向导”对话框。在“DLL类型”栏中,选中“使用共享MFC DLL的规则DLL”单选钮,参见图8-11。按“完成”钮,创建RegDll解决方案和项目。
图8-11 选择规则DLL的MFC DLL向导对话框
也可以选择“带静态链接MFC的规则DLL”,差别是所生成的DLL中会包含MFC库,当然所生成的库文件也会大一些(但因此可不用另外安装MFC动态链接库)。例如,在此例中,选共享MFC所生成的RegDll.dll文件只有13KB大,而选择静态MFC的则有199KB。
规则DLL项目是使用共享MFC还是使用静态MFC,也可以在生成DLL项目之后,通过项目属性对话框的“配置属性\常规”页中的“MFC的使用”栏中的下拉式列表选项来切换,这一点与普通MFC应用程序项目的类似。
1.编辑DEF文件
在项目管理区中,选择“解决方案资源管理器”页,展开“RegDll”项目项,双击其“RegDll.def”子项,打开DLL项目中自动生成的DEF文件。在该DEF文件中加入需要导出的5个函数项:(红色部分为手工添加的)
; RegDll.def : 声明 DLL 的模块参数。
LIBRARY "RegDll"
EXPORTS
; 此处可以是显式导出
Add @1
Sub @2
Mul @3
Div @4
Mod @5
2.编写导出函数代码
可以在RegDll项目的应用程序类的代码文件RegDll.cpp的尾部手工添加如下代码:
extern "C" int Add(int d1, int d2) { return d1 + d2;} extern "C" int Sub(int d1, int d2) { return d1 - d2;} extern "C" int Mul(int d1, int d2) { return d1 * d2;} extern "C" double Div(int d1, int d2) { if (d2 == 0) { AfxMessageBox(L"Divided by zero!"); return 0; } return (double)d1 / d2; } extern "C" int Mod(int d1, int d2) {return d1 % d2;}
注意,函数前的extern "C"是不可少的,它指定按C语言约定来生成导出函数。不然,缺省情况下,C++编译器会生成冗长的函数修饰符,不能简单地用函数名来调用。
也可以不修改DEF文件,而在代码文件中直接用关键字__declspec(dllexport)和extern "C"来指定导出函数。对应的代码为:(也加在RegDll.cpp的尾部)
#define DllExport extern "C" __declspec(dllexport) DllExport int Add(int d1, int d2) { return d1 + d2;} DllExport int Sub(int d1, int d2) { return d1 - d2;} DllExport int Mul(int d1, int d2) { return d1 * d2;} DllExport double Div(int d1, int d2) { if (d2 == 0) { AfxMessageBox(L"Divided by zero!"); return 0; } return (double)d1 / d2; } DllExport int Mod(int d1, int d2) { if (d2 == 0) { AfxMessageBox(L"Modulo by zero!"); return 0; } return d1 % d2; }
1.添加客户程序项目
与上节类似,为例演示DLL的调用,我们也为RegDLL解决方案添加一个客户程序——基于对话框的MFC应用程序项目RegClient,参见图8-12。
图8-12 添加客户程序项目RegClient的对话框
2.设置依赖项
我们也通过设置DLL项目为客户项目的依赖项将RegClient与RegDll.dll关联起来,参见图8-13。
图8-13 设置RegClient项目依赖项的对话框
3.编辑对话框资源
为了节省时间,避免重复劳动,可以复制ExtClient项目中的对话框。具体做法是:在RegDll解决方案环境中打开ExtDll解决方案中ExtClient项目的资源文件ExtClient.rc文件,(用鼠标或按Ctrl + A组合键)选中其主对话框中的所有控件,(按Ctrl + C或Ctrl + Insert组合键)复制它们到剪接板。然后打开RegClient项目的主对话框编辑器,先删除其中的所有控件,然后再粘贴剪接板中的控件到对话框,参见图8-8。具体操作如下:
打开ExtClient.rc文件
如下图
选择主对话框:
复制粘贴
4.编写代码
类似ExtClient程序,我们也需要为2个数据编辑框添加类变量,并逐个为运算符按钮添加单击事件处理函数。在头文件RegClientDlg.h的尾部会出现如下代码:(其中红色的Comp函数原型是手工添加的)
public: int m_iData1; int m_iData2; void Comp(UINT nID); afx_msg void OnBnClickedAdd(); afx_msg void OnBnClickedSub(); afx_msg void OnBnClickedMul(); afx_msg void OnBnClickedDiv(); afx_msg void OnBnClickedMod();
在客户对话框类RegClientDlg.cpp的初始化对话框成员函数OnInitDialog中,手工添加设置数据编辑框初值的代码(红色部分):
BOOL CRegClientDlg::OnInitDialog() { CDialog::OnInitDialog(); …… // TODO: 在此添加额外的初始化代码 SetDlgItemInt(IDC_DATA1, 5); SetDlgItemInt(IDC_DATA2, 3); return TRUE; // 除非将焦点设置到控件,否则返回 TRUE } 对应的代码文件RegClientDlg.cpp尾部新增的代码为:(其中红色部分是手工添加的) void CRegClientDlg::OnBnClickedAdd() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_ADD); } void CRegClientDlg::OnBnClickedSub() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_SUB); } void CRegClientDlg::OnBnClickedMul() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_MUL); } void CRegClientDlg::OnBnClickedDiv() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_DIV); } void CRegClientDlg::OnBnClickedMod() { // TODO: 在此添加控件通知处理程序代码 Comp(IDC_MOD); } #define DllImport extern "C" _declspec(dllimport) DllImport int Add(int d1, int d2); DllImport int Sub(int d1, int d2); DllImport int Mul(int d1, int d2); DllImport double Div(int d1, int d2); DllImport int Mod(int d1, int d2); void CRegClientDlg::Comp(UINT nID) { UpdateData(); int r; double dr; switch(nID) { case IDC_ADD: r = Add(m_iData1, m_iData2); break; case IDC_SUB: r = Sub(m_iData1, m_iData2); break; case IDC_MUL: r = Mul(m_iData1, m_iData2); break; case IDC_MOD: r = Mod(m_iData1, m_iData2); break; case IDC_DIV: dr = Div(m_iData1, m_iData2); break; } if (nID != IDC_DIV) SetDlgItemInt(IDC_RESULT, r); else { wchar_t buf[20]; swprintf_s(buf, 20, L"%g", dr); SetDlgItemText(IDC_RESULT, buf); } }
5.编译运行
似上节的ExtClient项目,先设置RegClient项目为启动项目,再编译运行,结果如图8-14所示:
图8-14 客户程序RegClient的运行结果