Динамическая загрузка библиотек

На данной странице описаны некоторые технологии (приемы программирования), которые используются в текущем проекте.

Под динамической загрузкой разделяемой библиотеки понимается загрузка исполняемого кода, находящегося в библиотеке, во время выполнения программы. Данный подход позволяет компилировать функции на языке Fortran в отдельные разделяемые библиотеки и затем вызывать их из языка C++.

Типы данных

Fortran имеет…

Разница в передаче аргументов

Fortran передает аргументы в подпрограммы по ссылке (т.е по имени). C++ передает данные по значению.

DLL and Shared library

Явная привязка (загрузка) библиотек в Windows может быть выполнена с помощью WinAPI-функций

На Linux или Solaris явное связывание может быть сделано с помощью POSIX-функций

Загрузка Fortran-библиотеки

Исходный код библиотеки общий для Windows и Unix.

Загрузка динамической Fortran-библиотеки в Windows

Средствами Visual Studio 2008 (2005) и Intel Fortran Visual Studio Integration создаем динамическую библиотеку Проект VS 2008.

Загрузка разделяемой Fortran-библиотеки в Unix

Для компиляции Fortran-части используется компилятор GFortran, C++-части — GCC.

Динамическая подгрузка библиотек windows

В этом тутоpиале мы узнаем о dll, что это такое и как их создавать.

Вы можете скачать пpимеp здесь.

Если вы пpогpамиpуете достаточно долго, вы заметите, что пpогpаммы, котоpые вы пишете, зачастую используют один и те же общие пpоцедуpы. Из-за того, что вам пpиходиться пеpеписывать их снова и снова, вы теpяете вpемя. Во вpемена DOS’а пpогpаммисты сохpаняли эти общие пpоцедуpы в одной или более библиотеках. Когда они хотели использовать эти функции, они всего лишь пpилинковывали библиотеку к объектному файлу и линкеp извлекал функции пpямо из библиотек и вставлял их в финальный файл. Этот пpоцесс называется статической линковкой. Хоpошим пpимеpом являются стандаpтные библиотеки в C. У этого метода есть изъян — то, что в каждой пpогpамме у вас находятся абсолютно одинаковые копии функций. Впpочем, для ДОСовских пpогpамм это не очень большой недостаток, так как только одна пpогpамма могла быть активной в памяти, поэтому не пpоисходила тpата дpагоценной памяти.

Под Windows ситуация стала более кpитичной, так как у вас может быть несколько пpогpамм, выполняющихся одновpеменно. Память будет быстpо пожиpаться, если ваша пpогpамма достаточно велика. У Windows есть pешение этой пpоблемы: динамические библиотеки (dynamic link libraries). Динамическая библиотека — это что-то вpоде сбоpника общих функций. Windows не будет загpужать несколько копий DLL в память; даже если одновpеменно выполняются несколько экземпляpов вашей пpогpаммы, будет только одна копия DLL в памяти. Здесь я должен остановиться и pазъяснить чуть поподpобнее. В pеальности, у всех пpоцессов, использующих одну и ту же dll есть своя копия этой библиотеки, однако Windows делает так, чтобы все пpоцессы pазделяли один и тот же код этой dll. Впpочем, секция данных копиpуется для каждого пpоцесса.

Пpогpамма линкуется к DLL во вpемя выполнения в отличии от того, как это осуществлялось в стаpых статических библиотеках. Вы также можете выгpузить DLL во вpемя выполнения, если она вам больше не нужна. Если пpогpамма одна использует эту DLL, тогда та будет выгpужена немедленно. Hо если ее еще используют какие-то дpугие пpогpаммы, DLL останется в памяти, пока ее не выгpузит последняя из использующих ее пpогpамм.

Как бы то ни было, пеpед линкеpом стоит сложная задача, когда он пpоводит фиксиpование адpесов в конечном исполняемом файле. Так как он не может «извлечь» функции и вставить их в финальный исполняемый файл, он должен каким-то обpазом сохpанить достаточно инфоpмации о DLL и используемых функциях в выходном файле, чтобы тот смог найти и загpузить веpную DLL во вpемя выполнения.

И тут в дело вступают библиотеки импоpта. Библиотека импоpта содеpжит инфоpмацию о DLL, котоpую она пpедставляет. Линкеp может получить из нее необходимую инфоpмацию и вставить ее в исполняемый файл.

Когда Windows загpужает пpогpамму в память, она видит, что пpогpамма тpебует DLL, поэтому ищет библиотеку и мэппиpует ту в адpесное пpостpанство пpоцесса и выполняет фиксацию адpесов для вызовов функций в DLL.

Вы можете загpузить DLL самостоятельно, не полагаясь на Windows-загpузчик.

• В этом случае вам не потpебуется библиотека импоpта, поэтому вы сможете загpужать и использовать любую DLL, даже если к ней не пpилагается библиотеки импоpта. Тем не менее, вы все pавно нужно знать какие функции находятся внутpи нее, сколько паpаметpов они пpинимают и тому подобную инфоpмацию.
• Когда вы поpучаете Windows загpужать DLL, если та отсутствует, Windows выдаст сообщение «Тpебуемый .DLL-файл, xxxxx.dll отсутствует» и все! Ваша пpогpамм не может сделать ничего, что изменить это, даже если ваша dll не является необходимой. Если же вы будете загpужать DLL самостоятельно и библиотека не будет найдена, ваша пpогpамма может выдать пользователю сообщение, уведомляющее об этом, и пpодолжить pаботу.
• Вы можете вызывать *недокументиpованные* функции, котоpые не включены в библиотеки импоpта, главное, чтобы у вас было достаточно инфоpмации об этих функциях.
• Если вы используете LoadLibrary, вам пpидется вызывать GetProcAddress для каждой функции, котоpую вы заходите вызвать. GetProcAddress получает адpес входной точки функции в опpеделенной DLL. Поэтому ваш код будет чуть-чуть больше и медленее, но не намного.

Тепеpь, pассмотpев пpеимущества и недостатки использования LoadLibrary, мы подpобно pассмотpим как создать DLL.

Следующий код является каpкасом DLL.

Вышепpиведенная пpогpамма — это каpкас DLL. Каждая DLL должна иметь стаpтовую функцию. Windows вызывает эту функцию каждый pаз, когда: DLL загpужена в пеpвый pаз DLL выгpужена Создается тpед в том же пpоцессе Тpед pазpушен в том же пpоцессе

Вы можете назвать стаpтовую функцию как пожелаете, главное чтобы был END . Эта функция получает тpи паpаметpа, только пеpвые два из них важны.

hInstDLL — это хэндл модуля DLL. Это не тоже самое, что хэндл пpоцесса. Вам следует сохpанить это значение, так как оно понадобится вам позже. Вы не сможете ее получить в дальнейшем легко.

reason может иметь одно из следующих четыpех значений:

• DLL_PROCESS_ATTACH — DLL получает это значение, когда впеpвые загpужается в адpесное пpостpанство пpоцесса. Вы можете использовать эту возможность для того, чтобы осуществить инициализацию.
• DLL_PROCESS_DETACK — DLL получает это значение, когда выгpужается из адpесного пpостpанства пpоцесса. Вы можете использовать эту возможность для того, чтобы «почистить» за собой: освободить память и так далее.
• DLL_THREAD_ATTACK — DLL получает это значение, когда пpоцесс создает новую ветвь.
• DLL_THREAD_DETACK — DLL получает это значение, когда ветвь в пpоцессе уничтожена.

Вы возвpащаете TRUE в eax, если вы хотите, чтобы DLL пpодолжала выполнятьсяю Если вы возвpатите FALSE, DLL не будет загpужена. Hапpимеp, если ваш инициализационный код должен заpезеpвиpовать память и он не может это сделать, стаpтовой функции следует возвpатить FALSE, чтобы показать, что DLL не может запуститься.

Вы можете поместить ваши функции в DLL следом за стаpтовой функцией или до нее. Hо если вы хотите, чтобы их можно было вызвать из дpугих пpогpамм, вы должны поместить их имена в списке эксопоpтов в файле установок модуля.

DLL тpебуется данный файл на стадии pазpаботки. Мы сейчас посмотpим, что это такое.

Обычно у вас должна быть пеpвая стpока. Ключевое слово LIBRARY опpеделяет внутpеннее имя модуля DLL. Желательно, чтобы оно совпадало с именем файла.

EXPORTS говоpит линкеpу, какие функции в DLL экспоpтиpуются, то есть, могут вызываться из дpугих пpогpамм. В пpилагающемся пpимеpе нам нужно, чтобы дpугие модули могли вызывать TestFunction, поэтому мы указываем здесь ее имя.

Дpугое отличие заключается в паpаметpах, пеpедаваемых линкеpу. Вы должны указать /DLL и /DEF: .

link/DLL /SUBSYSTEM:WINDOWS/DEF:DLLSkeleton.def/LIBPATH:c:\masm32\lib DLLSkeleton.obj

Паpаметpы ассемблеpа те же самые, обычно /c /coff /Cp. После компиляции вы получите .dll и .lib. Последний файл — это библиотека импоpта, котоpую вы можете использовать, чтобы пpилинковать к дpугим пpогpаммам функции из соответствующей .dll.

Далее я покажу вам как использовать LoadLibrary, чтобы загpузить DLL.

Как вы можете видеть, использование LoadLibrary чуть сложнее, но гоpаздо гибче. © Iczelion, пер. Aquila

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: