vs2017中dll的使用

回廊识路 4/2/2020 C++vs2017

动态链接库(dll)

Windows下有静态链接(lib)库和动态链接库(dll)两种共享代码的方式。

本文将介绍dll的应用场景，以及在vs2017平台下的生成和使用。

# [What] dll是什么

动态链接库(Dynamic Link Library)又称为“应用程序扩展”，在windows系统中，大多数应用程序并非仅有一个可执行文件exe，同时也包含一些相对独立（模块化）的dll文件。dll中存放函数代码实现，exe中存放dll中相应函数代码的地址，而且dll中的代码可以被多个exe调用而在内存中仅保留一份拷贝，从而节省了内存空间。

# [How] 如何生成dll

# 1. 新建一个dll项目

选择“具有导出项的(DLL)动态链接库”，vs会帮我们自动创建与项目同名的.cpp文件和.h文件，并在.h文件中定义好相关导出符号；如果选择“动态链接库(DLL)”则不会创建上述文件。

dll新建项目

创建完成后，可以看到vs已经帮我们完成导出符号和预处理器的定义：

dll导出符号定义 dll预处理器定义

# 2. dll两种导出方式

vs官方文档中提供了两种方式可以导出dll中的函数：

dll两种导出方式

模块定义文件(.def)：通用性（指给其他语言eg. Java、C#调用）好，但操作相对复杂；
关键字__declspec(dllexport)：操作简单，但通用性较差。可见，vs创建dll项目时默认使用了该方式。

下面依次介绍这两种导出方式。

# 3. 模块定义文件(.def)

新建.def文件

vs会自动添加.def文件为链接器输入：
实现一个dll函数
模块定义语句规则

模块定义语句有许多规则，这里只用到EXPORTS关键字：
编写.def文件如下：

# 4. 关键字__declspec(dllexport)

分别以C++和C的方式实现两个导出函数，后面会看到这两个函数的不同之处：

dll函数实现_dllexport

# 5. 生成结果

dll生成结果

这里除了MYDLL.dll还生成了MYDLL.lib文件，它是dll的导入库，用于隐式链接dll。

从Visual Studio 命令提示符处启动DUMPBIN工具，执行dumpbin -exports path\to\dll命令分析生成的dll，查看编译器产生的函数修饰名：

dll_DUMPBIN分析

可以得出以下两个结论：

VC++编译器会针对C++函数使用名称修饰，而不会修饰以C方式声明的函数（其实也修饰了，在函数名前面加了一个下划线前缀，这是C语言的函数调用约定默认为__cdecl所导致）；
.def文件的作用就是将被修饰过的C++函数重命名，使其可以被其他语言调用，具有通用性。

# [How] 如何调用dll

新建一个控制台应用，在其中调用上述生成的dll。

调用dll有两种链接方式：隐式链接和显式链接，无论哪种方式都要求将dll和exe放在同一目录下。

# 1. 隐式链接

隐式链接需要三个文件：.h文件、.lib文件 和 .dll文件。
可以使用上一篇文章介绍的项目配置或编译语句的方式将.h文件和.lib文件添加到项目中；如果dll项目和控制台项目在同一解决方案下，也可以采取直接引用的方式将dll项目添加到控制台项目。
这里使用编译语句的方式，调用结果如下：

# 2. 显式链接

显式链接只需要一个文件：.dll文件。
所谓显式链接，就是直接调用WIN32 API函数LoadLibrary、GetProcAddress和FreeLibrary显式地装载、卸载dll。它们的作用如下：
调用代码：

#include <iostream>
#include <Windows.h> // 必要头文件

void dllLinkExplicitly() {
    typedef void(*LPFNDLLFUNC)(std::ostream &);
    // equal to
    // using LPFNDLLFUNC = void(*)(std::ostream &);

    HINSTANCE hDLL;                     // Handle to DLL
    LPFNDLLFUNC lpfnMyDLLWithDllExport; // Function pointer
    LPFNDLLFUNC lpfnMyDLLWithExternC;   // Function pointer
    LPFNDLLFUNC lpfnMyDLLWithDefFile;   // Function pointer

    hDLL = LoadLibrary("MyDLL.dll");
    if (hDLL != NULL) {
        lpfnMyDLLWithDllExport = (LPFNDLLFUNC)GetProcAddress(hDLL, "fnMyDLLWithDllExport");
        lpfnMyDLLWithExternC = (LPFNDLLFUNC)GetProcAddress(hDLL, "fnMyDLLWithExternC");
        lpfnMyDLLWithDefFile = (LPFNDLLFUNC)GetProcAddress(hDLL, "fnMyDLLWithDefFile");

        if (!lpfnMyDLLWithDllExport) { // handle the error
            std::cout << "fnMyDLLWithDllExport load error.\n";
        }
        else { // call the function
            lpfnMyDLLWithDllExport(std::cout);
        }

        if (!lpfnMyDLLWithExternC) {
            std::cout << "fnMyDLLWithExternC load error.\n";
        }
        else {
            lpfnMyDLLWithExternC(std::cout);
        }

        if (!lpfnMyDLLWithDefFile) {
            std::cout << "fnMyDLLWithDefFile load error.\n";
        }
        else {
            lpfnMyDLLWithDefFile(std::cout);
        }
    }
    FreeLibrary(hDLL);
}

int main() {
    dllLinkExplicitly();
    std::cout << "this is my exe.\n";
    system("PAUSE");
}

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调用结果：

可以看出，由于fnMyDLLWithDllExport的函数名被编译器修饰过，已经无法通过原来的函数名调用。这也暴露出显式链接的一个弊端：要求开发人员必须清楚地知道调用函数的导出名称和传参格式。

# 3. 小结

隐式链接是程序载入内存时加载所需的dll，且该dll随主进程始终占用内存。
- 优点：配置好.h文件和.lib文件的路径后调用方式简单直接；
- 缺点：需要借助.h文件和.lib文件获得所需函数的入口（如使用#pragma comment语句），注意这里的lib是dll导入库，与静态链接库lib有所不同。
显式链接是在程序运行过程中需要时使用LoadLibrary加载，不需要时则使用FreeLibrary将其卸载。如果加载时该dll已经在内存，则只需将其引用计数加1，如果其引用计数为0则移出内存。
- 优点：不需要.h文件和.lib文件，可以动态加载、卸载dll；
- 缺点：调用WIN32 API函数增加了编码量，需要开发人员对dll很了解。

# [Why] dll的优缺点

优点：相比lib加载全量代码到exe中，dll节省了内存空间资源；当程序更新时，仅需要以补丁或扩展的形式发布新的dll即可。
缺点：dll需随exe一起发布，否则程序在运行时会产生错误。

# [Summary] lib和dll的比较

#	lib	dll
调用时需要的文件	`.h`和`.lib`	隐式链接需要`.h`、`.lib`和`.dll`，显式链接仅需要`.dll`
多次调用同一函数	内存中有多份拷贝	只有一份拷贝
能否再包含其他lib或dll	❌	✔️
程序发布是否需要提供	❌	✔️
程序后续更新	全量更新	增量更新
适用场景	一次性交付，不保证后续更新	持续性交付，系统有模块化要求

# [Github] 代码

项目实例均在vs2017上测试，并上传至GitHub: https://github.com/lyandut/EXE_LIB_DLL (opens new window)

# [Reference] 参考

https://www.cnblogs.com/alantu2018/p/8470976.html (opens new window) https://www.cnblogs.com/TenosDoIt/p/3203137.html (opens new window) https://blog.csdn.net/weixin_43118068/article/details/88760001 (opens new window) https://blog.csdn.net/cynophile/article/details/79749524 (opens new window) https://blog.csdn.net/freeking101/article/details/104632710 (opens new window) https://blog.csdn.net/Hilavergil/article/details/78544424 (opens new window)