Вызов функций из dll
Итак, имеются откомпилированный dll файл, либер и хидер файл. Все это следует скопировать в программу, где мы будем подключать dll файл. Для этого необходимо создать новый проект: Файл — Создать — Проект — Консольное Приложение Win32 (к примеру) — Готово. В этот проект вы вкидываете, где будет exe файл dll и lib, а хидер файл вы вкидываете, где ваши хидер файлы вашего проекта. В полученный файл вписываем код программы, где вызываем две функции (PutInt и LetterList)
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
Подключение dll файла в Visual Studio
В Visual Studio подключение dll файла выполняется с помощью меню в следующем порядке: Проект — Свойства — Компоновщик — Ввод — Дополнительные зависимости. Туда добавляется путь к файлу .lib
Экспортирование
Записывая DLL на диск, компоновщик записывает также имена всех экспортируемых функций или процедур вместе с их смещениями в образе файла. Когда во время выполнения программы DLL отображается в адресное пространство загружающего процесса, загрузчик находит внутри образа файла DLL имена и адреса всех функций и процедур, необходимых загружающей программе или DLL. Если какую-либо из процедур или функций найти не удается, загрузка DLL прекращается.
К экспортируемым DLL функциям или процедурам можно обращаться из ОС, прикладной программы или другой DLL. Сами эти функции могут служить интерфейсом связи с объектами внутри DLL либо независимо выполнять нужные операции. Простейшее применение DLL — объединение некоторого числа функций сходного назначения, которые затем могут использоваться разными программами.
Загрузка dll
Существует два способа загрузки DLL: с явной и неявной компоновкой.
При неявной компоновке функции загружаемой DLL добавляются в секцию импорта вызывающего файла. При запуске такого файла загрузчик операционной системы анализирует секцию импорта и подключает все указанные библиотеки. Ввиду своей простоты этот способ пользуется большой популярностью, однако неявной компоновке присущи определенные недостатки и ограничения:
все подключенные DLL загружаются всегда, даже если в течение всего сеанса работы программа ни разу не обратится ни к одной из них;
если хотя бы одна из требуемых DLL отсутствует, загрузка исполняемого файла прерывается сообщением «Dynamic link library could not be found«;
поиск DLL происходит в следующем порядке: в каталоге, содержащем вызывающий файл; в текущем каталоге процесса; в системном каталоге %Windows%System%; в основном каталоге %Windows%; в каталогах, указанных в переменной PATH. Задать другой путь поиска невозможно.
Это наиболее простой метод подключения DLL к программе. Все, что нужно — это передать линкеру имя библиотеки импорта, чтобы он использовал ее в процессе сборки.
Явная компоновка устраняет все эти недостатки — ценой некоторого усложнения кода. Программисту самому придется позаботиться о загрузке DLL и подключении экспортируемых функций. Зато явная компоновка позволяет подгружать DLL по мере необходимости и дает программисту возможность самостоятельно обрабатывать ситуации с отсутствием DLL.
При явном подключении DLL программист должен сам позаботиться о загрузке библиотеки перед ее использованием. Для этого используется функция LoadLibrary, которая получает имя библиотеки и возвращает ее дескриптор. Дескриптор необходимо сохранить в переменной, так как он будет использоваться всеми остальными функциями, предназначенными для работы с DLL.
В примере загрузка DLL выглядит так.
MYPROC MyFunction = (MYPROC)GetProcAddress(hLib, «MyFunction»); // Загружаем функцию
Как вызвать нужную функцию из DLL?
Проблема вот какая: Есть несколько методов и все они находятся в dll . Как можно вызвать интересующий нас метод? Может к GetProcAddress прибавить смещение какое-то? Спасибо.
При создании проекта в компиляторе укажите библиотека DLL. (в visual studio создать->проект->win32(или консоль) -> далее -> библиотека dll + пустой проект) далее вставить код
Продолжил разбираться и наткнулся на программу DUMPBIN, которая:
The Microsoft COFF Binary File Dumper (DUMPBIN.EXE) displays information about Common Object File Format (COFF) binary files. You can use DUMPBIN to examine COFF object files, standard libraries of COFF objects, executable files, and dynamic-link libraries (DLLs). Это отсюда: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/c1h23y6c.aspx
Итак, я захотел посмотреть таблицу импорта библиотеки которую сам же и собрал. Вот что я увидел: 
Где тут таблица импорта? Кроме имени функции, содержащейся в dll ничего не смог разобрать. Сколько переменных и какого типа она принимает, что возвращает функция, если вообще что-то возвращает? На эти вопросы можно по этой картинке ответить? Что такое Summary, что за цифры? Цифры 0 00011005-это смещение в памяти по которому будет расположен указатель на функцию, по которому вызывается функция? Что за характеристики и 00000000? И прочие цифры типа 1 ordinal base что означают? Что за порядок? Расшифруйте кто может)
Работа с библиотеками динамической компоновки (DLL)
С самого рождения (или чуть позже) операционная система Windows использовала библиотеки динамической компоновки DLL (Dynamic Link Library), в которых содержались реализации наиболее часто применяемых функций. Наследники Windows — NT и Windows 95, а также OS/2 — тоже зависят от библиотек DLL в плане обеспечения значительной части их функциональных возможностей.
Рассмотрим ряд аспектов создания и использования библиотек DLL:
- как статически подключать библиотеки DLL;
- как динамически загружать библиотеки DLL;
- как создавать библиотеки DLL;
- как создавать расширения МFC библиотек DLL.
Использование DLL
Практически невозможно создать приложение Windows, в котором не использовались бы библиотеки DLL. В DLL содержатся все функции Win32 API и несчетное количество других функций операционных систем Win32.
Вообще говоря, DLL — это просто наборы функций, собранные в библиотеки. Однако, в отличие от своих статических родственников (файлов . lib), библиотеки DLL не присоединены непосредственно к выполняемым файлам с помощью редактора связей. В выполняемый файл занесена только информация об их местонахождении. В момент выполнения программы загружается вся библиотека целиком. Благодаря этому разные процессы могут пользоваться совместно одними и теми же библиотеками, находящимися в памяти. Такой подход позволяет сократить объем памяти, необходимый для нескольких приложений, использующих много общих библиотек, а также контролировать размеры ЕХЕ-файлов.
Однако, если библиотека используется только одним приложением, лучше сделать ее обычной, статической. Конечно, если входящие в ее состав функции будут использоваться только в одной программе, можно просто вставить в нее соответствующий файл с исходным текстом.
Чаще всего проект подключается к DLL статически, или неявно, на этапе компоновки. Загрузкой DLL при выполнении программы управляет операционная система. Однако, DLL можно загрузить и явно, или динамически, в ходе работы приложения.
Библиотеки импортирования
При статическом подключении DLL имя .lib-файла определяется среди прочих параметров редактора связей в командной строке или на вкладке «Link» диалогового окна «Project Settings» среды Developer Studio. Однако .lib-файл, используемый при неявном подключении DLL, — это не обычная статическая библиотека. Такие .lib-файлы называются библиотеками импортирования (import libraries). В них содержится не сам код библиотеки, а только ссылки на все функции, экспортируемые из файла DLL, в котором все и хранится. В результате библиотеки импортирования, как правило, имеют меньший размер, чем DLL-файлы. К способам их создания вернемся позднее. А сейчас рассмотрим другие вопросы, касающиеся неявного подключения динамических библиотек.
Согласование интерфейсов
При использовании собственных библиотек или библиотек независимых разработчиков придется обратить внимание на согласование вызова функции с ее прототипом.
Если бы мир был совершенен, то программистам не пришлось бы беспокоиться о согласовании интерфейсов функций при подключении библиотек — все они были бы одинаковыми. Однако мир далек от совершенства, и многие большие программы написаны с помощью различных библиотек без C++.
По умолчанию в Visual C++ интерфейсы функций согласуются по правилам C++. Это значит, что параметры заносятся в стек справа налево, вызывающая программа отвечает за их удаление из стека при выходе из функции и расширении ее имени. Расширение имен (name mangling) позволяет редактору связей различать перегруженные функции, т.е. функции с одинаковыми именами, но разными списками аргументов. Однако в старой библиотеке С функции с расширенными именами отсутствуют.
Хотя все остальные правила вызова функции в С идентичны правилам вызова функции в C++, в библиотеках С имена функций не расширяются. К ним только добавляется впереди символ подчеркивания (_).
Если необходимо подключить библиотеку на С к приложению на C++, все функции из этой библиотеки придется объявить как внешние в формате С:
Объявления функций библиотеки обычно помещаются в файле заголовка этой библиотеки, хотя заголовки большинства библиотек С не рассчитаны на применение в проектах на C++. В этом случае необходимо создать копию файла заголовка и включить в нее модификатор extern «C» к объявлению всех используемых функций библиотеки. Модификатор extern «C» можно применить и к целому блоку, к которому с помощью директивы #tinclude подключен файл старого заголовка С. Таким образом, вместо модификации каждой функции в отдельности можно обойтись всего тремя строками:
В программах для старых версий Windows использовались также соглашения о вызове функций языка PASCAL для функций Windows API. В новых программах следует использовать модификатор winapi, преобразуемый в _stdcall. Хотя это и не стандартный интерфейс функций С или C++, но именно он используется для обращений к функциям Windows API. Однако обычно все это уже учтено в стандартных заголовках Windows.
Загрузка неявно подключаемой DLL
При запуске приложение пытается найти все файлы DLL, неявно подключенные к приложению, и поместить их в область оперативной памяти, занимаемую данным процессом. Поиск файлов DLL операционной системой осуществляется в следующей последовательности.
- Каталог, в котором находится ЕХЕ-файл.
- Текущий каталог процесса.
- Системный каталог Windows.
Если библиотека DLL не обнаружена, приложение выводит диалоговое окно с сообщением о ее отсутствии и путях, по которым осуществлялся поиск. Затем процесс отключается.
Если нужная библиотека найдена, она помещается в оперативную память процесса, где и остается до его окончания. Теперь приложение может обращаться к функциям, содержащимся в DLL.
Динамическая загрузка и выгрузка DLL
Вместо того, чтобы Windows выполняла динамическое связывание с DLL при первой загрузке приложения в оперативную память, можно связать программу с модулем библиотеки во время выполнения программы (при таком способе в процессе создания приложения не нужно использовать библиотеку импорта). В частности, можно определить, какая из библиотек DLL доступна пользователю, или разрешить пользователю выбрать, какая из библиотек будет загружаться. Таким образом можно использовать разные DLL, в которых реализованы одни и те же функции, выполняющие различные действия. Например, приложение, предназначенное для независимой передачи данных, сможет в ходе выполнения принять решение, загружать ли DLL для протокола TCP/IP или для другого протокола.
Загрузка обычной DLL
Первое, что необходимо сделать при динамической загрузке DLL, — это поместить модуль библиотеки в память процесса. Данная операция выполняется с помощью функции ::LoadLibrary, имеющей единственный аргумент — имя загружаемого модуля. Соответствующий фрагмент программы должен выглядеть так:
Стандартным расширением файла библиотеки Windows считает .dll, если не указать другое расширение. Если в имени файла указан и путь, то только он будет использоваться для поиска файла. В противном случае Windows будет искать файл по той же схеме, что и в случае неявно подключенных DLL, начиная с каталога, из которого загружается exe-файл, и продолжая в соответствии со значением PATH.
Когда Windows обнаружит файл, его полный путь будет сравнен с путем библиотек DLL, уже загруженных данным процессом. Если обнаружится тождество, вместо загрузки копии приложения возвращается дескриптор уже подключенной библиотеки.
Если файл обнаружен и библиотека успешно загрузилась, функция ::LoadLibrary возвращает ее дескриптор, который используется для доступа к функциям библиотеки.
Перед тем, как использовать функции библиотеки, необходимо получить их адрес. Для этого сначала следует воспользоваться директивой typedef для определения типа указателя на функцию и определить переменную этого нового типа, например:
Затем следует получить дескриптор библиотеки, при помощи которого и определить адреса функций, например адрес функции с именем MyFunction:
Адрес функции определяется при помощи функции ::GetProcAddress, ей следует передать имя библиотеки и имя функции. Последнее должно передаваться в том виде, в котором экспортируется из DLL.
Можно также сослаться на функцию по порядковому номеру, по которому она экспортируется (при этом для создания библиотеки должен использоваться def-файл, об этом будет рассказано далее):
После завершения работы с библиотекой динамической компоновки, ее можно выгрузить из памяти процесса с помощью функции ::FreeLibrary:
Загрузка MFC-расширений динамических библиотек
При загрузке MFC-расширений для DLL (подробно о которых рассказывается далее) вместо функций LoadLibraryи FreeLibrary используются функции AfxLoadLibrary и AfxFreeLibrary. Последние почти идентичны функциям Win32 API. Они лишь гарантируют дополнительно, что структуры MFC, инициализированные расширением DLL, не были запорчены другими потоками.
Ресурсы DLL
Динамическая загрузка применима и к ресурсам DLL, используемым MFC для загрузки стандартных ресурсов приложения. Для этого сначала необходимо вызвать функцию LoadLibrary и разместить DLL в памяти. Затем с помощью функции AfxSetResourceHandle нужно подготовить окно программы к приему ресурсов из вновь загруженной библиотеки. В противном случае ресурсы будут загружаться из файлов, подключенных к выполняемому файлу процесса. Такой подход удобен, если нужно использовать различные наборы ресурсов, например для разных языков.
Замечание. С помощью функции LoadLibrary можно также загружать в память исполняемые файлы (не запускать их на выполнение!). Дескриптор выполняемого модуля может затем использоваться при обращении к функциям FindResource и LoadResource для поиска и загрузки ресурсов приложения. Выгружают модули из памяти также при помощи функции FreeLibrary.
Пример обычной DLL и способов загрузки
Приведем исходный код динамически подключаемой библиотеки, которая называется MyDLL и содержит одну функцию MyFunction, которая просто выводит сообщение.
Сначала в заголовочном файле определяется макроконтстанта EXPORT. Использование этого ключевого слова при определении некоторой функции динамически подключаемой библиотеке позволяет сообщить компоновщику, что эта функция доступна для использования другими программами, в результате чего он заносит ее в библиотеку импорта. Кроме этого, такая функция, точно так же, как и оконная процедура, должна определяться с помощью константы CALLBACK:
Файл библиотеки также несколько отличается от обычных файлов на языке C для Windows. В нем вместо функции WinMain имеется функция DllMain. Эта функция используется для выполнения инициализации, о чем будет рассказано позже. Для того, чтобы библиотека осталась после ее загрузки в памяти, и можно было вызывать ее функции, необходимо, чтобы ее возвращаемым значением было TRUE:
После трансляции и компоновки этих файлов появляется два файла — MyDLL.dll (сама динамически подключаемая библиотека) и MyDLL.lib (ее библиотека импорта).
Пример неявного подключения DLL приложением
Приведем теперь исходный код простого приложения, которое использует функцию MyFunction из библиотеки MyDLL.dll:
Эта программа выглядит как обычная программ для Windows, чем она в сущности и является. Тем не менее, следует обратить внимание, что в исходный ее текст помимо вызова функции MyFunction из DLL-библиотеки включен и заголовочный файл этой библиотеки MyDLL.h. Также необходимо на этапе компоновки приложения подключить к нему библиотеку импорта MyDLL.lib (процесс неявного подключения DLL к исполняемому модулю).
Чрезвычайно важно понимать, что сам код функции MyFunction не включается в файл MyApp.exe. Вместо этого там просто имеется ссылка на файл MyDLL.dll и ссылка на функцию MyFunction, которая находится в этом файле. Файл MyApp.exe требует запуска файла MyDLL.dll.
Заголовочный файл MyDLL.h включен в файл с исходным текстом программы MyApp.c точно так же, как туда включен файл windows.h. Включение библиотеки импорта MyDLL.lib для компоновки аналогично включению туда всех библиотек импорта Windows. Когда программа MyApp.exe работает, она подключается к библиотеке MyDLL.dll точно так же, как ко всем стандартным динамически подключаемым библиотекам Windows.
Пример динамической загрузки DLL приложением
Приведем теперь полностью исходный код простого приложения, которое использует функцию MyFunction из библиотеки MyDLL.dll, используя динамическую загрузку библиотеки:
Создание DLL
Теперь, познакомившись с принципами работы библиотек DLL в приложениях, рассмотрим способы их создания. При разработке приложении функции, к которым обращается несколько процессов, желательно размещать в DLL. Это позволяет более рационально использовать память в Windows.
Проще всего создать новый проект DLL с помощью мастера AppWizard, который автоматически выполняет многие операции. Для простых DLL, таких как рассмотренные в этой главе, необходимо выбрать тип проекта Win32 Dynamic-Link Library. Новому проекту будут присвоены все необходимые параметры для создания библиотеки DLL. Файлы исходных текстов придется добавлять к проекту вручную.
Если же планируется в полной мере использовать функциональные возможности MFC, такие как документы и представления, или намерены создать сервер автоматизации OLE, лучше выбрать тип проекта MFC AppWizard (dll). В этом случае, помимо присвоения проекту параметров для подключения динамических библиотек, мастер проделает некоторую дополнительную работу. В проект будут добавлены необходимые ссылки на библиотеки MFC и файлы исходных текстов, содержащие описание и реализацию в библиотеке DLL объекта класса приложения, производного от CWinApp.
Иногда удобно сначала создать проект типа MFC AppWizard (dll) в качестве тестового приложения, а затем — библиотеку DLL в виде его составной части. В результате DLL в случае необходимости будет создаваться автоматически.
Функция DllMain
Большинство библиотек DLL — просто коллекции практически независимых друг от друга функций, экспортируемых в приложения и используемых в них. Кроме функций, предназначенных для экспортирования, в каждой библиотеке DLL есть функция DllMain. Эта функция предназначена для инициализации и очистки DLL. Она пришла на смену функциям LibMain и WEP, применявшимся в предыдущих версиях Windows. Структура простейшей функции DllMain может выглядеть, например, так:
Функция DllMain вызывается в нескольких случаях. Причина ее вызова определяется параметром dwReason, который может принимать одно из следующих значений.
При первой загрузке библиотеки DLL процессом вызывается функция DllMain с dwReason, равным DLL_PROCESS_ATTACH. Каждый раз при создании процессом нового потока DllMainO вызывается с dwReason, равным DLL_THREAD_ATTACH (кроме первого потока, потому что в этом случае dwReason равен DLL_PROCESS_ATTACH).
По окончании работы процесса с DLL функция DllMain вызывается с параметром dwReason, равным DLL_PROCESS_DETACH. При уничтожении потока (кроме первого) dwReason будет равен DLL_THREAD_DETACH.
Все операции по инициализации и очистке для процессов и потоков, в которых нуждается DLL, необходимо выполнять на основании значения dwReason, как было показано в предыдущем примере. Инициализация процессов обычно ограничивается выделением ресурсов, совместно используемых потоками, в частности загрузкой разделяемых файлов и инициализацией библиотек. Инициализация потоков применяется для настройки режимов, свойственных только данному потоку, например для инициализации локальной памяти.
В состав DLL могут входить ресурсы, не принадлежащие вызывающему эту библиотеку приложению. Если функции DLL работают с ресурсами DLL, было бы, очевидно, полезно сохранить где-нибудь в укромном месте дескриптор hInst и использовать его при загрузке ресурсов из DLL. Указатель IpReserved зарезервирован для внутреннего использования Windows. Следовательно, приложение не должно претендовать на него. Можно лишь проверить его значение. Если библиотека DLL была загружена динамически, оно будет равно NULL. При статической загрузке этот указатель будет ненулевым.
В случае успешного завершения функция DllMain должна возвращать TRUE. В случае возникновения ошибки возвращается FALSE, и дальнейшие действия прекращаются.
Замечание. Если не написать собственной функции DllMain(), компилятор подключит стандартную версию, которая просто возвращает TRUE.
Экспортирование функций из DLL
Чтобы приложение могло обращаться к функциям динамической библиотеки, каждая из них должна занимать строку в таблице экспортируемых функций DLL. Есть два способа занести функцию в эту таблицу на этапе компиляции.
Метод __declspec (dllexport)
Можно экспортировать функцию из DLL, поставив в начале ее описания модификатор __declspec (dllexport) . Кроме того, в состав MFC входит несколько макросов, определяющих __declspec (dllexport), в том числе AFX_CLASS_EXPORT, AFX_DATA_EXPORT и AFX_API_EXPORT.
Метод __declspec применяется не так часто, как второй метод, работающий с файлами определения модуля (.def), и позволяет лучше управлять процессом экспортирования.
Файлы определения модуля
Синтаксис файлов с расширением .def в Visual C++ достаточно прямолинеен, главным образом потому, что сложные параметры, использовавшиеся в ранних версиях Windows, в Win32 более не применяются. Как станет ясно из следующего простого примера, .def-файл содержит имя и описание библиотеки, а также список экспортируемых функций:
В строке экспорта функции можно указать ее порядковый номер, поставив перед ним символ @. Этот номер будет затем использоваться при обращении к GetProcAddress (). На самом деле компилятор присваивает порядковые номера всем экспортируемым объектам. Однако способ, которым он это делает, отчасти непредсказуем, если не присвоить эти номера явно.
В строке экспорта можно использовать параметр NONAME. Он запрещает компилятору включать имя функции в таблицу экспортирования DLL:
Иногда это позволяет сэкономить много места в файле DLL. Приложения, использующие библиотеку импортирования для неявного подключения DLL, не «заметят» разницы, поскольку при неявном подключении порядковые номера используются автоматически. Приложениям, загружающим библиотеки DLL динамически, потребуется передавать в GetProcAddress порядковый номер, а не имя функции.
При использовании вышеприведенного def-файл описания экспортируемых функций DLL-библиотеки может быть,например, не таким:
Экспортирование классов
Создание .def-файла для экспортирования даже простых классов из динамической библиотеки может оказаться довольно сложным делом. Понадобится явно экспортировать каждую функцию, которая может быть использована внешним приложением.
Если взглянуть на реализованный в классе файл распределения памяти, в нем можно заметить некоторые весьма необычные функции. Оказывается, здесь есть неявные конструкторы и деструкторы, функции, объявленные в макросах MFC, в частности _DECLARE_MESSAGE_MAP, а также функции, которые написанные программистом.
Хотя можно экспортировать каждую из этих функций в отдельности, есть более простой способ. Если в объявлении класса воспользоваться макромодификатором AFX_CLASS_EXPORT, компилятор сам позаботится об экспортировании необходимых функций, позволяющих приложению использовать класс, содержащийся в DLL.
Память DLL
В отличие от статических библиотек, которые, по существу, становятся частью кода приложения, библиотеки динамической компоновки в 16-разрядных версиях Windows работали с памятью несколько иначе. Под управлением Win 16 память DLL размещалась вне адресного пространства задачи. Размещение динамических библиотек в глобальной памяти обеспечивало возможность совместного использования их различными задачами.
В Win32 библиотека DLL располагается в области памяти загружающего ее процесса. Каждому процессу предоставляется отдельная копия «глобальной» памяти DLL, которая реинициализируется каждый раз, когда ее загружает новый процесс. Это означает, что динамическая библиотека не может использоваться совместно, в общей памяти, как это было в Winl6.
И все же, выполнив ряд замысловатых манипуляций над сегментом данных DLL, можно создать общую область памяти для всех процессов, использующих данную библиотеку.
Допустим, имеется массив целых чисел, который должен использоваться всеми процессами, загружающими данную DLL. Это можно запрограммировать следующим образом:
Все переменные, объявленные между директивами #pragma data_seg(), размещаются в сегменте .myseg. Директива #pragma comment () — не обычный комментарий. Она дает указание библиотеке выполняющей системы С пометить новый раздел как разрешенный для чтения, записи и совместного доступа.
Полная компиляция DLL
Если проект динамической библиотеки создан с помощью AppWizard и .def-файл модифицирован соответствующим образом — этого достаточно. Если же файлы проекта создаются вручную или другими способами без помощи AppWizard, в командную строку редактора связей следует включить параметр /DLL. В результате вместо автономного выполняемого файла будет создана библиотека DLL.
Если в .def-файле есть строка LIBRART, указывать явно параметр /DLL в командной строке редактора связей не нужно.
Для MFC предусмотрен ряд особых режимов, касающихся использования динамической библиотекой библиотек MFC. Этому вопросу посвящен следующий раздел.
DLL и MFC
Программист не обязан использовать MFC при создании динамических библиотек. Однако использование MFC открывает ряд очень важных возможностей.
Имеется два уровня использования структуры MFC в DLL. Первый из них — это обычная динамическая библиотека на основе MFC, MFC DLL (regular MFC DLL). Она может использовать MFC, но не может передавать указатели на объекты MFC между DLL и приложениями. Второй уровень реализован в динамических расширениях MFC (MFC extensions DLL). Использование этого вида динамических библиотек требует некоторых дополнительных усилий по настройке, но позволяет свободно обмениваться указателями на объекты MFC между DLL и приложением.
Обычные MFC DLL
Обычные MFC DLL позволяют применять MFC в динамических библиотеках. При этом приложения, обращающиеся к таким библиотекам, не обязательно должны быть построены на основе MFC. В обычных DLL можно использовать MFC любым способом, в том числе создавая в DLL новые классы на базе классов MFC и экспортируя их в приложения.
Однако обычные DLL не могут обмениваться с приложениями указателями на классы, производные от MFC.
Если приложению необходимо обмениваться с DLL указателями на объекты классов MFC или их производных, нужно использовать расширение DLL, описанное в следующем разделе.
Архитектура обычных DLL рассчитана на использование другими средами программирования, такими как Visual Basic и PowerBuilder.
При создании обычной библиотеки MFC DLL с помощью AppWizard выбирается новый проект типа MFC AppWizard (dll). В первом диалоговом окне мастера приложений необходимо выбрать один из режимов для обычных динамических библиотек: «Regular DLL with MFC statistically linked» или «Regular DLL using shared MFC DLL». Первый предусматривает статическое, а второй — динамическое подключение библиотек MFC. Впоследствии режим подключения MFC к DLL можно будет изменить с помощью комбинированного списка на вкладке «General» диалогового окна «Project settings».
Управление информацией о состоянии MFC
В каждом модуле процесса MFC содержится информация о его состоянии. Таким образом, информация о состоянии DLL отлична от информации о состоянии вызвавшего ее приложения. Поэтому любые экспортируемые из библиотеки функции, обращение к которым исходит непосредственно из приложений, должны сообщать MFC, какую информацию состояния использовать. В обычной MFC DLL, использующей динамические библиотеки MFC, перед вызовом любой подпрограммы MFC в начале экспортируемой функции нужно поместить следующую строку:
Данный оператор определяет использование соответствующей информации о состоянии во время выполнения функции, обратившейся к данной подпрограмме.
Динамические расширения MFC
MFC позволяет создавать такие библиотеки DLL, которые воспринимаются приложениями не как набор отдельных функций, а как расширения MFC. С помощью данного вида DLL можно создавать новые классы, производные от классов MFC, и использовать их в своих приложениях.
Чтобы обеспечить возможность свободного обмена указателями на объекты MFC между приложением и DLL, нужно создать динамическое расширение MFC. DLL этого типа подключаются к динамическим библиотекам MFC так же, как и любые приложения, использующие динамическое расширение MFC.
Чтобы создать новое динамическое расширение MFC, проще всего, воспользовавшись мастером приложении, присвоить проекту тип MFC AppWizard (dll) и на шаге 1 включить режим «MFC Extension DLL». В результате новому проекту будут присвоены все необходимые атрибуты динамического расширения MFC. Кроме того, будет создана функция DllMain для DLL, выполняющая ряд специфических операций по инициализации расширения DLL. Следует обратить внимание, что динамические библиотеки данного типа не содержат и не должны содержать объектов, производных от CWinApp.
Инициализация динамических расширений
Чтобы «вписаться» в структуру MFC, динамические расширения MFC требуют дополнительной начальной настройки. Соответствующие операции выполняются функцией DllMain. Рассмотрим пример этой функции, созданный мастером AppWizard.
Самой важной частью этой функции является вызов AfxInitExtensionModule. Это инициализация динамической библиотеки, позволяющая ей корректно работать в составе структуры MFC. Аргументами данной функции являются передаваемый в DllMain дескриптор библиотеки DLL и структура AFX_EXTENSION_MODULE, содержащая информацию о подключаемой к MFC динамической библиотеке.
Нет необходимости инициализировать структуру AFX_EXTENSION_MODULE явно. Однако объявить ее нужно обязательно. Инициализацией же займется конструктор CDynLinkLibrary. В DLL необходимо создать класс CDynLinkLibrary. Его конструктор не только будет инициализировать структуру AFX_EXTENSION_MODULE, но и добавит новую библиотеку в список DLL, с которыми может работать MFC.
Загрузка динамических расширений MFC
Начиная с версии 4.0 MFC позволяет динамически загружать и выгружать DLL, в том числе и расширения. Для корректного выполнения этих операций над создаваемой DLL в ее функцию DllMain в момент отключения от процесса необходимо добавить вызов AfxTermExtensionModule. Последней функции в качестве параметра передается уже использовавшаяся выше структура AFX_EXTENSION_MODULE. Для этого в текст DllMain нужно добавить следующие строки.
Кроме того, следует помнить, что новая библиотека DLL является динамическим расширением и должна загружаться и выгружаться динамически, с помощью функций AfxLoadLibrary и AfxFreeLibrary,а не LoadLibrary и FreeLibrary.
Экспортирование функций из динамических расширений
Рассмотрим теперь, как осуществляется экспортирование в приложение функций и классов из динамического расширения. Хотя добавить в DEF-файл все расширенные имена можно и вручную, лучше использовать модификаторы для объявлений экспортируемых классов и функций, такие как AFX_EXT_CLASS и AFX_EXT_API,например:
DLL & Python
Недавно меня заинтересовала тема использования DLL из Python. Кроме того было интересно разобраться в их структуре, на тот случай, если придется менять исходники библиотек. После изучения различных ресурсов и примеров на эту тему, стало понятно, что применение динамических библиотек может сильно расширить возможности Python. Собственные цели были достигнуты, а чтобы опыт не был забыт, я решил подвести итог в виде статьи — структурировать свой знания и полезные источники, а заодно ещё лучше разобраться в данной теме.
Под катом вас ожидает статья с различными примерами, исходниками и пояснениями к ним.
Содержание
- Структура DLL
- DLL & Python
- Подключение DLL
- Типы данных в С и Python
- Аргументы функция и возвращаемые значения
- Своя DLL и ее использование
Надеюсь из содержания немного станет понятнее какую часть нужно открыть, чтобы найти ответы на свои вопросы.
Структура DLL
DLL — Dynamic Link Library — динамическая подключаемая библиотека в операционной системе (ОС) Windows. Динамические библиотеки позволяют сделать архитектуру более модульной, уменьшить количество используемых ресурсов и упрощают модификацию системы. Основное отличие от .EXE файлов — функции, содержащиеся в DLL можно использовать по одной.
Учитывая, что статья не о самих библиотеках, лучше просто оставить здесь ссылку на довольно информативную статью от Microsoft: Что такое DLL?.
Для того, чтобы понять, как использовать динамические библиотеки, нужно вникнуть в их структуру.
DLL содержит набор различных функций, которые потом можно использовать по-отдельности. Но также есть возможность дополнительно указать функцию точки входа в библиотеку. Такая функция обычно имеет имя DllMain и вызывается, когда процессы или потоки прикрепляются к DLL или отделяются от неё. Это можно использовать для инициализации различных структур данных или их уничтожения.
Рисунок 1 — Пустой template, предлагаемый Code Blocks для проекта DLL.
На рисунке 1 приведен шаблон, который предлагает Code Blocks, при выборе проекта типа DLL. В представленном шаблоне есть две функции:
Для начала стоит подробнее рассмотреть функцию DllMain . Через нее ОС может уведомлять библиотеку о нескольких событиях (fdwReason):
DLL_PROCESS_ATTACH – подключение DLL. Процесс проецирования DLL на адресное пространство процесса. С этим значением DllMain вызывается всякий раз, когда какой-то процесс загружает библиотеку с явной или неявной компоновкой.
DLL_PROCESS_DETACH – отключение DLL от адресного пространства процесса. С этим значением DllMain вызывается при отключении библиотеки.
DLL_THREAD_ATTACH – создание процессом, подключившим DLL, нового потока. Зачем DLL знать о каких-то там потоках? А вот зачем, далеко не каждая динамическая библиотека может работать в многопоточной среде.
DLL_THREAD_DETACH – завершение потока, созданного процессом, подключившим DLL. Если динамическая библиотека создает для каждого потока свои «персональные» ресурсы (локальные переменные и буфера), то это уведомление позволяет их своевременно освобождать.
Опять же, в тему структуры DLL можно углубляться до бесконечности, там есть много различных нюансов, о которых немного изложено в этой статье.
У DllMain не так много аргументов, самый важный fdwReason уже рассмотрен выше, теперь о двух других:
- Аргумент lpvReserved указывает на способ подключения DLL:
- 0 — библиотека загружена с явной компоновкой.
- 1 — библиотека загружена с неявной компоновкой.
О явной и неявной компоновке можно прочесть подробно в статье: Связывание исполняемого файла с библиотекой DLL.
В предложенном на рисунке 1 шаблоне есть функция SomeFunction , которая может быть экспортирована из динамической библиотеки. Для того, чтобы это показать, при объявлении функции указывается __declspec(dllexport) . Например, так:
Функции, не объявленные таким образом, нельзя будет вызывать снаружи.
DLL & Python
Первым делом, расскажу, как подключать уже собранные DLL, затем, как вызывать из них функции и передавать аргументы, а уже после этого, постепенно доделаю шаблон из Code Blocks и приведу примеры работы с собственной DLL.
Подключение DLL
Основной библиотекой в Python для работы с типами данных, совместимыми с типами языка С является ctypes . В документации на ctypes представлено много примеров, которым стоит уделить внимание.
Чтобы начать работать с DLL, необходимо подключить библиотеку к программе на Python. Сделать это можно тремя способами:
- cdll — загружает динамическую библиотеку и возвращает объект, а для использования функций DLL нужно будет просто обращаться к атрибутам этого объекта. Использует соглашение вызовов cdecl.
- windll — использует соглашение вызовов stdcall. В остальном идентична cdll.
- oledll — использует соглашение вызовов stdcall и предполагается, что функции возвращают код ошибки Windows HRESULT. Код ошибки используется для автоматического вызова исключения WindowsError.
Для первого примера будем использовать стандартную Windows DLL библиотеку, которая содержит всем известную функцию языка С — printf() . Библиотека msvcrt.dll находится в папке C:\WINDOWS\System32 .
Код Python:
Результат:
Можно использовать подключение библиотеки с помощью метода windll либо oledll , для данного кода разницы не будет, вывод не изменится.
Если речь не идет о стандартной библиотеке, то конечно следует использовать вызов с указанием пути на dll. В ctypes для загрузки библиотек предусмотрен метод LoadLibrary . Но есть еще более эффективный конструктор CDLL , он заменяет конструкцию cdll.LoadLibrary . В общем, ниже показано два примера вызова одной и той же библиотеки msvcrt.dll.
Код Python:
Иногда случается, что необходимо получить доступ к функции или атрибуту DLL, имя которого Python не «примет»… ну бывает. На этот случай имеется функции getattr(lib, attr_name) . Данная функция принимает два аргумента: объект библиотеки и имя атрибута, а возвращает объект атрибута.
Код Python:
Результат:
Теперь становится понятно, как подключить библиотеку и использовать функции. Однако, не всегда в DLL нужно передавать простые строки или цифры. Бывают случаи, когда требуется передавать указатели на строки, переменные или структуры. Кроме того, функции могут и возвращать структуры, указатели и много другое.
Типы данных в С и Python
Модуль ctypes предоставляет возможность использовать типы данных совместимые с типами в языке С. Ниже приведена таблица соответствия типов данных.
Сtypes type C type Python type c_bool _Bool bool (1) c_char char 1-character string c_wchar wchar_t 1-character unicode string c_byte char int/long c_ubyte unsigned char int/long c_short short int/long c_ushort unsigned short int/long c_int int int/long c_uint unsigned int int/long c_long long int/long c_ulong unsigned long int/long c_longlong __int64 or long long int/long c_ulonglong unsigned __int64 or unsigned long long int/long c_float float float c_double double float c_longdouble long double float c_char_p char * (NUL terminated) string or None c_wchar_p wchar_t * (NUL terminated) unicode or None c_void_p void * int/long or None Таблица 1 — Соответствие типов данных языка Python и языка C, которое предоставляет модуль ctypes .
Первое, что стоит попробовать — это использовать указатели, куда без них? Давайте напишем программу, где создадим строку и указатель на неё, а потом вызовем printf() для них:
Результат:
Если вы создали указатель, то разыменовать (получить доступ к значению, на которое он указывает) можно с использованием атрибута value , пример выше.
Аргументы функций и возвращаемые значения
По умолчанию предполагается, что любая экспортируемая функция из динамической библиотеки возвращает тип int . Другие возвращаемые типы можно указать при помощи атрибута restype . При этом, чтобы указать типы аргументов функции можно воспользоваться атрибутом argtypes .
Например, стандартная функция strcat принимает два указателя на строки и возвращает один указатель на новую строку. Давайте попробуем ей воспользоваться.
Код Python:
Результат:
На этом закончим с примерами использования готовых DLL. Давайте попробуем применить знания о структуре DLL и модуле ctypes для того, чтобы собрать и начать использовать собственную библиотеку.
Своя DLL и ее использование
Пример 1
Шаблон DLL уже был рассмотрен выше, а сейчас, когда дело дошло до написания своей DLL и работы с ней, выскочили первые и очевидные грабли — несовместимость разрядности DLL и Python. У меня на ПК установлен Python x64, оказалось, что как бы ни были DLL универсальны, разрядность DLL должна соответствовать разрядности Python. То есть, либо ставить компилятор x64 и Python x64, либо и то и то x32. Хорошо, что это не сложно сделать.
Ниже привожу код шаблона DLL, в который добавил вывод строки при подключении библиотеки, а также небольшой разбор и вывод аргументов, с которыми вызвалась DllMain . В примере можно понаблюдать, какие участки кода библиотеки вызываются и когда это происходит.
Код DLL на С:
Код Python:
Функция SomeFunction получает указатель на строку и выводит её в окно. На рисунке ниже показана работа программы.
Рисунок 2 — Демонстрация работы шаблона библиотеки из Code Blocks.
Все действия происходящие в кейсе DLL_PROCESS_ATTACH , код которого приведен ниже, вызываются лишь одной строкой в Python коде:
Рисунок 3 — Действия происходящие при подключении DLL.
Пример 2
Чтобы подвести итог по использованию DLL библиотек из Python, приведу пример, в котором есть начальная инициализация параметров и передача новых через указатели на строки и структуры данных. Этот код дает понять, как написать аналог структуры С в Python. Ниже привожу код main.c , man.h и main.py .
Код DLL на С:
В коде main.h определена структура Passport с тремя полями: два указателя и целочисленная переменная. Кроме того, четыре функции объявлены, как экспортируемые.
Код DLL на С:
Внутри кейса DLL_PROCESS_ATTACH происходит выделение памяти под строки и начальная инициализация полей структуры. Выше DllMain определены функции:
GetPassport — вывод полей структуры passport в консоль.
*SetName(char new_name)** — установка поля name структуры passport .
*SetSurname(char new_surname)** — установка поля surname структуры passport .
*SetPassport(Passport new_passport)** — установка всех полей структуры passport . Принимает в качестве аргумента указатель на структуру с новыми полями.
Теперь можно подключить библиотеку в Python.
Код на Python
В коде выше многое уже знакомо, кроме создания структуры аналогичной той, которая объявлена в DLL и передачи указателя на эту структуру из Python в DLL.
