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Windows基础-动态连接库的导出与发布

来源：程序员人生发布时间：2016-11-24 08:37:38 阅读次数：2186次

本文章将以1个机器人底盘通讯程序为例，给大家展现动态链接库的1种简单暴力但灵活安全的用法：

将你的最外层类修改成适于封装成DLL的模样

1般的程序会包括多层的类封装，这里我们将最外层类撤除，也就是说这个类拆掉后，类里面的函数都成了全局函数。
如果你有1大把public变量的话，聪明的你可以将变量改成查询函数，将其内联并直接return便可：

// 1种查询底盘运行状态的函数，返回数据包的首地址并报告包长度
unsigned char* QueryState(int queryFlag, unsigned short* pkgLength);    // 常见的查询函数
// 1个人物跟踪器状态报告函数（直接返回变量的查询函数）
unsigned int QueryPerson(int queryFlag);    // 里面1个大switch然后各种return

如果有构造和析构函数，在public里另写1个Init和Release函数。

导出DLL（共3步）

第1步：将最外层的类拆开

// 假定我们有这样1个类
class MecanumController
{
public:
    enum ChassisState
    {
        CHASSIS_BASE,
        CHASSIS_VOLTAGE,
        CHASSIS_CURRENT,
        CHASSIS_ERRCODE，
        // ...
    };
public:
    bool            Open(const char* port_name);
    unsigned char   SendByte(unsigned char data);
    unsigned char   Move(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed);
    unsigned char*  QueryState(int queryFlag, unsigned int bytesLength);
private:
    HANDLE          usart_handle;
    unsigned char   ReceiveByte(unsigned char data);
    void            Helper(void* lp);
};

可以发现，这里有1些private变量，依照常理它应当被封装起来不可见，这里我们拆开后照旧写在外便可。
清静起见，你可以把private里面的声明放在源文件代码的上面。
对enum或typedef，如果你的函数的参数直接把枚举名字写上去了，建议改成int来减少改动。
清静起见，把enum和typedef放在源文件代码的上面。
PS:你也能够再写1个头文件，如果头文件只含枚举等方便调用的定义内容，还可与DLL1起发布，便于开发者的查看，视封装的复杂程度而定，自己进行平衡。
头文件变化以下，class段完全删除，只剩下全局声明：

// 类中的public函数
    bool            Open(const char* port_name);
    unsigned char   SendByte(unsigned char data);
    unsigned char   Move(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed);
    void*           QueryState(int queryFlag, unsigned int bytesLength);

在源文件里的变化不过是删除MecanumController::并把private里的那些声明拷贝进去。

第2步：在头文件加入关键字

此时，我们的头文件里只剩下了public函数。
现在，我们在头文件中加入：

#define  XXXAPI extern "C" _declspec(dllexport) 
// 叫XXXAPI只是1个习惯，XXX代表了1些名字，你也能够起1个其他的名字或直接不define

并修改这几个函数声明，修改后的头文件像这样：

//#include"xxx"
#define  output extern "C" _declspec(dllexport) 
output bool             Open(const char* port_name);
output unsigned char    SendByte(unsigned char data);
output unsigned char    Move(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed);
output void *           QueryState(int queryFlag, unsigned int bytesLength);

第3步：编译并导出DLL

如果你的工程不是DLL的，可以在解决方案里新建1个这里写图片描述并按之前所做的去配置环境，注意，你输出的DLL名称是和你工程名1样的，建议起好名字，如果不嫌麻烦的话你导出后你可以重命名1下。

按这样配置后就是1个DLL工程了。
这里写图片描述

如果你是win32工程且设置为DLL空项目，照上面修改以后在解决方案管理器中对其右键点生成便可导出。
这里写图片描述

没有手抖的话，在输出里会看到以下信息：
这里写图片描述

至此，我们导出了1个DLL。

但是DLL还不能直接供他人使用，我们需要写1个专用于开发者的DLL头文件

发布DLL（共两步）

让我们先看看动态加载DLL是如何实现的

Windows提供以下Windows API用于DLL的装载、报告函数入口和DLL的卸载
分别是：

// DLL装载
HINSTANCE LoadLibraryW(LPCWSTR lpLibFileName);  // Unicode工程使用wchar_t
HINSTANCE LoadLibraryA(LPCSTR lpLibFileName);   // MultiByte工程使用char
// 报告函数入口
FARPROC GetProcAddress(HINSTANCE hModule, _In_ LPCSTR lpProcName);
// DLL卸载
BOOL FreeLibrary(HINSTANCE hLibModule);

LoadLibraryW和LoadLibraryA可以通过宏定义LoadLibrary自动选择正确的函数，所以我们直接叫这个函数为LoadLibrary，如果函数成功读取并载入DLL于内存，则返回1个非0的HINSTANCE变量，否则返回NULL。

FARPROC是1个整形变量（int），在minwindef.h中定义。

#ifdef _WIN64
typedef INT_PTR (FAR WINAPI *FARPROC)();
...
#else
typedef int (FAR WINAPI *FARPROC)();
...

在不同解决方案下的长度视工程的目标平台而定，x64对应64bit整形，x86对应32bit整形，其它未定义的目标平台同32bit整形。GetProcAddress本身会返回1个存储函数入口地址的整形变量。
FreeLibrary正常使用便可，传入HINSTANCE，如果DLL被成功载入则通过DLL载入时给出的HINSTANCE值来卸载DLL。

1个DLL通过LoadLibrary和FreeLibrary可以被屡次使用，对1个DLL文件第1次使用LoadLibrary时，Windows会检查并将DLL，如果DLL适用则载入内存，DLL占用的计数器加1，当DLL被载入后继续被其它代码中的LoadLibrary使用时，Windows会制作1个内存映照来提高空间效力，计数器继续加1。FreeLibrary是将计数器减1，计数器为0时，Windows从内存中卸载DLL，否则只删除对应HINSTANCE的映照。（个人理解，不管第几次载入DLL，DLL只有1个副本存在于内存中，且每次载入都会产生1个内存映照（镜像）以便于资源管理，对释放而言，计数器为0时除删除映照外还多了1个delete操作）

终究我们要封装成1个类供开发者使用：流程是LoadLibrary，如果成功则用GetProcAddress初始化函数入口，释放时履行FreeLibrary。

第1步：编写用户使用的头文件

我们给开发者的时候还是1个类封装，头文件内容以下：

// MecanumController.h
#pragma once
#include<Windows.h>

class MecanumController
{
public:
    typedef float * State_Value;
    typedef unsigned short * State_Code;
    typedef unsigned char * State_Package;
    enum ChassisState
    {
        CHASSIS_BASE,
        CHASSIS_VOLTAGE,
        CHASSIS_CURRENT,
        CHASSIS_ERRCODE
    };
public:
    // INIT&UINIT
    MecanumController(const char* port_name);   // 不建议直接使用，直接使用不能肯定实例是不是可用，且产生未知的dll计数
    void Release() {                            // 实例可用时卸载实例
        FreeLibrary(hdll);
    }
    __inline static MecanumController * CreateInstance(const char* chassis_port_name) {
        HINSTANCE hd=LoadLibrary(L"MecanumController.dll");
        if(hd == NULL)  return NULL;
        FreeLibrary(hd);
        return new MecanumController(chassis_port_name);
    }                                           // 如果实例可工作，返回1个实例地址，否则返回NULL
    // FUNCTION
    unsigned char(*SendByte)(unsigned char data);
    unsigned char(*Move)(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed);
    void *(*QueryState)(int queryFlag, unsigned int bytesLength);
private:
    HINSTANCE hdll;
};

MecanumController::MecanumController(const char* port_name)
{
    // 尝试载入DLL
    hdll = LoadLibrary(L"MecanumController.dll");
    if (hdll == NULL) return;   
    // 初始化串口，这里外部有helper来保证指定串口可用，普通场景不建议在这里写1个容易失败的流程
    ((bool(*)(const char* port_name))GetProcAddress(hdll, "Open"))(port_name);
    // 配置函数入口
    SendByte = (unsigned char(*)(unsigned char data))GetProcAddress(hdll, "SendByte");
    Move = (unsigned char(*)(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed))GetProcAddress(hdll, "Move");
    QueryState = (void *(*)(int queryFlag, unsigned int bytesLength))GetProcAddress(hdll, "QueryState");
}

初始化分为两个函数，其中构造函数去履行不会出错的流程，专有1个实例化函数来履行容易出错的流程，在确保成功后返回1个实例。

这个类里面长相奇异的就是函数指针了：

   // FUNCTION
    unsigned char(*SendByte)(unsigned char data);
    unsigned char(*Move)(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed);
    void *(*QueryState)(int queryFlag, unsigned int bytesLength);

由于运算符的优先级关系，我们写1个函数原型的指针时是这样
返回类型（*名字）（参数），这样就给机器1个带栈模型的指针。
使用GetProcAddress时需要类型转换：

SendByte = (unsigned char(*)(unsigned char data))GetProcAddress(hdll, "SendByte");
Move = (unsigned char(*)(unsigned short TanslationSpeed, short Yaw, short RotationAngleSpeed))GetProcAddress(hdll, "Move");
QueryState = (void *(*)(int queryFlag, unsigned int bytesLength))GetProcAddress(hdll, "QueryState");

你也能够直接靠GetProcAddress履行1个函数：

((bool(*)(const char* port_name))GetProcAddress(hdll, "Open"))(port_name);

为了便于开发者使用并查询类型定义，我们还要把定义写进去。
你也能够写1个专门的xxxdef.h来存储大量的定义，但也有可能可能破坏了简单的封装，请自行决定。

public:
    typedef float * State_Value;
    typedef unsigned short * State_Code;
    typedef unsigned char* State_Package;
    enum ChassisState
    {
        CHASSIS_BASE,
        CHASSIS_VOLTAGE,
        CHASSIS_CURRENT,
        CHASSIS_ERRCODE
    };

第2步：测试你的DLL

我们写1个rundll的程序吧：

// App.c
#include "MecanumController.h"
#include <iostream>

using namespace std;

int main()
{
    auto chassis = MecanumController::CreateInstance("COM3");
    if (!chassis)   
    {
        cerr << "找不到MecanumController.dll" << endl;
        return -1;
    }
    for (size_t i = 0; i < 100; i++)    chassis->Move(i,0,0);
    system("pause");
    return 0;
}

如果1气呵成，恭喜你，你的DLL可以供他人使用了，同源码发布1样，还是要注意目标平台和Windows版本等兼容性问题。

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