C++如何封装成DLL并调用

1. 什么是DLL？

DLL（Dynamic Link Library，动态链接库）是Windows操作系统中的一种共享库文件格式。它包含可由多个程序同时使用的代码和数据。与静态库不同，DLL在程序运行时动态加载，而不是在编译时链接到可执行文件中。这使得DLL具有以下优点：

• 节省内存：多个程序可以共享同一个DLL，从而减少内存占用。
• 模块化开发：可以将功能模块封装成DLL，便于代码复用和维护。
• 易于更新：更新DLL时，只需替换DLL文件，而不需要重新编译整个程序。

2. 创建DLL

2.1 创建DLL项目

在Visual Studio中创建一个DLL项目非常简单：

1. 打开Visual Studio，选择“文件” -> “新建” -> “项目”。
2. 在“新建项目”对话框中，选择“C++” -> “Windows桌面” -> “动态链接库(DLL)”。
3. 输入项目名称，选择保存位置，点击“创建”。

2.2 编写DLL代码

创建DLL项目后，Visual Studio会自动生成一些模板代码。我们可以在其中添加自己的功能。

假设我们要创建一个简单的数学库，包含加法和乘法功能。我们可以编写如下代码：

// MathLibrary.h
#pragma once

#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport)
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif

extern "C" MATHLIBRARY_API int Add(int a, int b);
extern "C" MATHLIBRARY_API int Multiply(int a, int b);

// MathLibrary.cpp
#include "pch.h"
#include "MathLibrary.h"

int Add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int Multiply(int a, int b) {
    return a * b;
}

2.3 编译生成DLL

编写完代码后，点击“生成” -> “生成解决方案”，Visual Studio会生成一个DLL文件（通常位于项目的Debug或Release目录下）。

3. 调用DLL

3.1 隐式链接

隐式链接是最常见的DLL调用方式。它需要在编译时链接DLL的导入库（.lib文件），并在运行时加载DLL。

3.1.1 创建调用项目

1. 在Visual Studio中创建一个新的控制台应用程序项目。
2. 将DLL项目的MathLibrary.h和MathLibrary.lib文件复制到调用项目的目录中。

3.1.2 编写调用代码

// main.cpp
#include <iostream>
#include "MathLibrary.h"

int main() {
    int a = 5, b = 3;
    std::cout << "Add: " << Add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "Multiply: " << Multiply(a, b) << std::endl;
    return 0;
}

3.1.3 配置项目

1. 右键点击调用项目，选择“属性”。
2. 在“配置属性” -> “链接器” -> “输入” -> “附加依赖项”中，添加MathLibrary.lib。
3. 在“配置属性” -> “链接器” -> “常规” -> “附加库目录”中，添加MathLibrary.lib所在的目录。

3.1.4 编译运行

编译并运行调用项目，程序将输出加法和乘法的结果。

3.2 显式链接

显式链接允许程序在运行时动态加载DLL，并调用其中的函数。这种方式不需要在编译时链接导入库。

3.2.1 编写调用代码

// main.cpp
#include <iostream>
#include <windows.h>

typedef int (*AddFunc)(int, int);
typedef int (*MultiplyFunc)(int, int);

int main() {
    HMODULE hDll = LoadLibrary(L"MathLibrary.dll");
    if (hDll == NULL) {
        std::cerr << "Failed to load DLL" << std::endl;
        return 1;
    }

    AddFunc Add = (AddFunc)GetProcAddress(hDll, "Add");
    MultiplyFunc Multiply = (MultiplyFunc)GetProcAddress(hDll, "Multiply");

    if (Add == NULL || Multiply == NULL) {
        std::cerr << "Failed to get function address" << std::endl;
        FreeLibrary(hDll);
        return 1;
    }

    int a = 5, b = 3;
    std::cout << "Add: " << Add(a, b) << std::endl;
    std::cout << "Multiply: " << Multiply(a, b) << std::endl;

    FreeLibrary(hDll);
    return 0;
}

3.2.2 编译运行

编译并运行调用项目，程序将输出加法和乘法的结果。

4. 注意事项

4.1 导出函数

在DLL中，只有使用__declspec(dllexport)修饰的函数才能被外部调用。通常，我们会在头文件中使用宏来定义导出和导入：

#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport)
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif

4.2 调用约定

在C++中，函数的调用约定（Calling Convention）决定了函数参数的传递方式和堆栈的清理方式。常见的调用约定有__cdecl、__stdcall等。在DLL中，通常使用__stdcall调用约定。

extern "C" MATHLIBRARY_API int __stdcall Add(int a, int b);

4.3 名称修饰

C++编译器会对函数名进行名称修饰（Name Mangling），以便支持函数重载。为了避免名称修饰，可以使用extern "C"来声明函数。

extern "C" MATHLIBRARY_API int Add(int a, int b);

4.4 错误处理

在显式链接中，如果DLL加载失败或函数地址获取失败，需要进行错误处理，并释放DLL句柄。

HMODULE hDll = LoadLibrary(L"MathLibrary.dll");
if (hDll == NULL) {
    std::cerr << "Failed to load DLL" << std::endl;
    return 1;
}

AddFunc Add = (AddFunc)GetProcAddress(hDll, "Add");
if (Add == NULL) {
    std::cerr << "Failed to get function address" << std::endl;
    FreeLibrary(hDll);
    return 1;
}

5. 总结

本文介绍了如何在C++中创建DLL，并通过隐式链接和显式链接两种方式调用DLL。DLL的使用可以大大提高代码的复用性和模块化程度，但也需要注意导出函数、调用约定、名称修饰等问题。希望本文能帮助你更好地理解和使用DLL。