C/C++ 动态库的生成

2020-12-25 本文已影响0人西贝_贾

1. Windows下生成及使用动态库

1.1 使用__declspec生成dll

在菜单栏上，选择“文件”>“新建”>“项目”，打开“创建新项目”对话框。

新建dll项目.png
按步骤新建一个dll工程，此时vs会自动生成一些文件，这是Windows下特有的加速编译的预编译头。
新建一个头文件MathLibrary.h，内容如下：

// MathLibrary.h - Contains declarations of math functions
#pragma once

#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport) //定义一个导出函数名的宏，可以分别用在导出和导入中
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif
/*
DLL 项目的新项目模板会将 PROJECTNAME_EXPORTS 添加到定义预处理器宏 。
此示例中，Visual Studio 在生成 MathLibrary DLL 项目时定义 MATHLIBRARY_EXPORTS 。
在项目 “属性->C/C++->预处理器->预处理器定义”中可以看到自动定义的这个宏。
MATHLIBRARY_API 宏会对函数声明设置 __declspec(dllexport) 修饰符。 
此修饰符指示编译器和链接器从 DLL 导出函数或变量，以便其他应用程序可以使用它。
当使用这个dll项目时，由于没有预定义MATHLIBRARY_EXPORTS宏，
则MATHLIBRARY_API 会将 __declspec(dllimport) 修饰符应用于声明。
*/

// The Fibonacci recurrence relation describes a sequence F
// where F(n) is { n = 0, a
//               { n = 1, b
//               { n > 1, F(n-2) + F(n-1)
// for some initial integral values a and b.
// If the sequence is initialized F(0) = 1, F(1) = 1,
// then this relation produces the well-known Fibonacci
// sequence: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...

// Initialize a Fibonacci relation sequence
// such that F(0) = a, F(1) = b.
// This function must be called before any other function.

#ifdef __cplusplus  // 如果编译器为c++编译器，则采用extern "C"指定导出方式为C语言的方式
extern "C" {
#endif // __cplusplus

    MATHLIBRARY_API void fibonacci_init(
        const unsigned long long a, const unsigned long long b);

    // Produce the next value in the sequence.
    // Returns true on success and updates current value and index;
    // false on overflow, leaves current value and index unchanged.
    MATHLIBRARY_API bool fibonacci_next();

    // Get the current value in the sequence.
    MATHLIBRARY_API unsigned long long fibonacci_current();

    // Get the position of the current value in the sequence.
    MATHLIBRARY_API unsigned fibonacci_index();

#ifdef __cplusplus
}
#endif // __cplusplus

添加实现函数，新建cpp文件，复制如下代码：

// MathLibrary.cpp : Defines the exported functions for the DLL.
#include "pch.h" // use stdafx.h in Visual Studio 2017 and earlier
#include <utility>
#include <limits.h>
#include "MathLibrary.h"

// DLL internal state variables:
static unsigned long long previous_;  // Previous value, if any
static unsigned long long current_;   // Current sequence value
static unsigned index_;               // Current seq. position

// Initialize a Fibonacci relation sequence
// such that F(0) = a, F(1) = b.
// This function must be called before any other function.
void fibonacci_init(
    const unsigned long long a,
    const unsigned long long b)
{
    index_ = 0;
    current_ = a;
    previous_ = b; // see special case when initialized
}

// Produce the next value in the sequence.
// Returns true on success, false on overflow.
bool fibonacci_next()
{
    // check to see if we'd overflow result or position
    if ((ULLONG_MAX - previous_ < current_) ||
        (UINT_MAX == index_))
    {
        return false;
    }

    // Special case when index == 0, just return b value
    if (index_ > 0)
    {
        // otherwise, calculate next sequence value
        previous_ += current_;
    }
    std::swap(current_, previous_);
    ++index_;
    return true;
}

// Get the current value in the sequence.
unsigned long long fibonacci_current()
{
    return current_;
}

// Get the current index position in the sequence.
unsigned fibonacci_index()
{
    return index_;
}

此时已可以生成动态库

1.2 使用def文件生成动态库

步骤与使用__declspec类似，几个文件需要修改，头文件中删除下列代码：

#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport) //定义一个导出函数名的宏，可以分别用在导出和导入中
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif

在函数声明中删除MATHLIBRARY_API的声明。

项目添加def文件
添加->新建项->代码->模块定义文件，输入MathLibrary.def，将下列代码添加到该文件中，第一行定义了dll文件名，exports下指定了要导出的函数名。

LIBRARY MathLibrary.dll
EXPORTS
fibonacci_init
fibonacci_next
fibonacci_current
fibonacci_index

可以用dumpbin查看这两种方法导出的lib和dll文件，观察其中导出函数名一致，这两种都可以生成dll，且没有差别。如果不采用这两种方法，则只会生成dll文件而不生成lib文件，后续调用有差别

1.3 使用1.1生成的动态库

1.3.1 隐式调用

1.3.1.1 隐式调用1

新建一个win32控制台项目
将1.1的头文件添加到该项目下，并指定好路径
此时代码可进行编译，但不能链接。如果现在生成客户端应用，则错误列表会显示几个 LNK2019 错误。这是因为项目丢失了一些信息：你尚未指定项目在 MathLibrary.lib 库上有依赖项。而且，你尚未告诉链接器如何查找 MathLibrary.lib 文件。
要解决此问题，可以直接将库文件复制到客户端应用项目中。链接器将自动查找并使用它。但是，如果库和客户端应用都处于开发过程中，则可能会导致一个副本中的更改未在另一个副本中显示。要避免此问题，可以设置“附加依赖项”属性，告诉生成系统项目依赖于 MathLibrary.lib 。此外，还可设置项目中的“附加库目录” 路径，使其在链接时包含指向原始库的路径。
3-4均在项目属性中设置，这样避免后续修改头文件时复制。此时可以编译成功，但运行时提示缺少dll文件，可以复制dll文件到相应目录，也可采用vs自带的命令“生成后事件”中调用复制命令，实现编译完自动复制dll。

1.3.1.2 隐式调用2

与1.3.1.1类似，但不需要设置项目属性中的附加依赖项，而是在Client文件中添加预处理命令指定lib路径。

#pragma comment(lib,"..\\Debug\\MathLibrary.lib")

1.3.2 显式调用

显式调用的优点是只需要dll文件，不需要lib文件。需要时加载，启动性能好。修改时无需重新链接，便于更新。

本例中的代码如下，相关解释在代码间：

#include <Windows.h> // 以前用的是windows.h头文件，win10下没有了
#include <iostream>

// #include"MathLibrary.h" // 这儿不需要原始的库头文件

int main()
{
        // 定义指向dll文件中对应函数的指针
    typedef void(*p_finit)(const unsigned long long a, const unsigned long long b);
    typedef bool(*p_fnext)();
    typedef unsigned long long (*p_f_current)();
    typedef unsigned (*p_findex)();

    HINSTANCE hdll; //实例化dll的句柄
    hdll = LoadLibrary(LPCSTR("MathLibrary.dll"));
    // 这儿优点坑，此处用LPCSTR，对应需要设置项目的字符集为多字节字符集，
    // 试过用LPCWSTR，对应需用Unicode字符集，但是后者不成功。
    
    // 将函数指针逐一指向对应dll中的函数，后续即可直接使用
    // GetProcAddress获取函数地址
    p_finit fibonacci_init = (p_finit)GetProcAddress(hdll, "fibonacci_init"); 
    p_fnext fibonacci_next = (p_fnext)GetProcAddress(hdll, "fibonacci_next");
    p_f_current fibonacci_current = (p_f_current)GetProcAddress(hdll, "fibonacci_current");
    p_findex fibonacci_index = (p_findex)GetProcAddress(hdll, "fibonacci_index");

    // Initialize a Fibonacci relation sequence.
    fibonacci_init(1, 1);
    // Write out the sequence values until overflow.
    do {
        std::cout << fibonacci_index() << ": "
            << fibonacci_current() << std::endl;
    } while (fibonacci_next());
    // Report count of values written before overflow.
    std::cout << fibonacci_index() + 1 <<
        " Fibonacci sequence values fit in an " <<
        "unsigned 64-bit integer." << std::endl;

    FreeLibrary(hdll); //使用完成后释放dll句柄
    std::cin.get();
    return 0;
}

2. Linux下创建及使用动态库

2.1 创建与隐式调用

与windows下差别不大，网上有很多参考

2.2 显式调用

Linux下显式调用相关的几个文件和函数：

头文件 dlfcn.h，显式加载需要用
dlopen(library, RTLD_LAZY/RTLD_NOW)
第一个参数：指定共享库的名称，将会在下面位置查找指定的共享库。
1. 环境变量LD_LIBRARY_PATH列出的用分号间隔的所有目录。
2. 文件/etc/ld.so.cache中找到的库的列表，用ldconfig维护。
3. 目录usr/lib。
4. 目录/lib。
5. 当前目录。
第二个参数：指定如何打开共享库。
1. RTLD_NOW：将共享库中的所有函数加载到内存
2. RTLD_LAZY：会推后共享库中的函数的加载操作，直到调用dlsym()时方加载某函数
返回值：返回动态库的句柄
dlsym(handle, const char)
调用dlsym时，利用dlopen()返回的共享库的句柄以及函数名称作为参数，返回要加载函数的入口地址。
dlclose()
关闭动态链接库
dlerror()
该函数用于检查调用共享库的相关函数出现的错误。如果dlerror返回值不为空,则dlsym执行出错

C/C++ 动态库的生成

1. Windows下生成及使用动态库

1.1 使用__declspec生成dll

1.2 使用def文件生成动态库

1.3 使用1.1生成的动态库

1.3.1 隐式调用

1.3.1.1 隐式调用1

1.3.1.2 隐式调用2

1.3.2 显式调用

2. Linux下创建及使用动态库

2.1 创建与隐式调用

2.2 显式调用

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