链接装载库

cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(TestSharedLib)

# C++11 编译
set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)

# 头文件路径
set(INC_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib)
# 库文件路径
set(LIB_DIR /home/xx/code/clion/MySharedLib/cmake-build-debug)

include_directories(${INC_DIR})
link_directories(${LIB_DIR})
link_libraries(MySharedLib)

add_executable(TestSharedLib main.cpp)

# 链接 MySharedLib 库
target_link_libraries(TestSharedLib MySharedLib)

main.cpp

#include <iostream>
#include "library.h"
using std::cout;
using std::endl;

int main() {

    hello();
    cout << "1 + 2 = " << sum(1,2) << endl;
    cout << "1 + 2 + 3 = " << sum(1,2,3) << endl;

    return 0;
}

执行结果

Hello, World!
1 + 2 = 3
1 + 2 + 3 = 6

Windows 应用程序入口函数

• GUI（Graphical User Interface）应用，链接器选项：/SUBSYSTEM:WINDOWS
• CUI（Console User Interface）应用，链接器选项：/SUBSYSTEM:CONSOLE

_tWinMain 与 _tmain 函数声明

Int WINAPI _tWinMain(
    HINSTANCE hInstanceExe,
    HINSTANCE,
    PTSTR pszCmdLine,
    int nCmdShow);

int _tmain(
    int argc,
    TCHAR *argv[],
    TCHAR *envp[]);

Windows 的动态链接库（Dynamic-Link Library）

部分知识点来自《Windows 核心编程（第五版）》

用处

• 扩展了应用程序的特性
• 简化了项目管理
• 有助于节省内存
• 促进了资源的共享
• 促进了本地化
• 有助于解决平台间的差异
• 可以用于特殊目的

注意

• 创建 DLL，事实上是在创建可供一个可执行模块调用的函数
• 当一个模块提供一个内存分配函数（malloc、new）的时候，它必须同时提供另一个内存释放函数（free、delete）
• 在使用 C 和 C++ 混编的时候，要使用 extern "C" 修饰符
• 一个 DLL 可以导出函数、变量（避免导出）、C++ 类（导出导入需要同编译器，否则避免导出）
• DLL 模块：cpp 文件中的 __declspec(dllexport) 写在 include 头文件之前
• 调用 DLL 的可执行模块：cpp 文件的 __declspec(dllimport) 之前不应该定义 MYLIBAPI

加载 Windows 程序的搜索顺序

1. 包含可执行文件的目录
2. Windows 的系统目录，可以通过 GetSystemDirectory 得到
3. 16 位的系统目录，即 Windows 目录中的 System 子目录
4. Windows 目录，可以通过 GetWindowsDirectory 得到
5. 进程的当前目录
6. PATH 环境变量中所列出的目录

DLL 入口函数

DllMain 函数

BOOL WINAPI DllMain(HINSTANCE hinstDLL, DWORD fdwReason, LPVOID lpvReserved)
{
    switch(fdwReason)
    {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
        // 第一次将一个DLL映射到进程地址空间时调用
        // The DLL is being mapped into the process' address space.
        break;
    case DLL_THREAD_ATTACH:
        // 当进程创建一个线程的时候，用于告诉DLL执行与线程相关的初始化（非主线程执行）
        // A thread is bing created.
        break;
    case DLL_THREAD_DETACH:
        // 系统调用 ExitThread 线程退出前，即将终止的线程通过告诉DLL执行与线程相关的清理
        // A thread is exiting cleanly.
        break;
    case DLL_PROCESS_DETACH:
        // 将一个DLL从进程的地址空间时调用
        // The DLL is being unmapped from the process' address space.
        break;
    }
    return (TRUE); // Used only for DLL_PROCESS_ATTACH
}

载入卸载库

LoadLibrary、LoadLibraryExA、LoadPackagedLibrary、FreeLibrary、FreeLibraryAndExitThread 函数声明

// 载入库
HMODULE WINAPI LoadLibrary(
  _In_ LPCTSTR lpFileName
);
HMODULE LoadLibraryExA(
  LPCSTR lpLibFileName,
  HANDLE hFile,
  DWORD  dwFlags
);
// 若要在通用 Windows 平台（UWP）应用中加载 Win32 DLL，需要调用 LoadPackagedLibrary，而不是 LoadLibrary 或 LoadLibraryEx
HMODULE LoadPackagedLibrary(
  LPCWSTR lpwLibFileName,
  DWORD   Reserved
);

// 卸载库
BOOL WINAPI FreeLibrary(
  _In_ HMODULE hModule
);
// 卸载库和退出线程
VOID WINAPI FreeLibraryAndExitThread(
  _In_ HMODULE hModule,
  _In_ DWORD   dwExitCode
);

显示地链接到导出符号

GetProcAddress 函数声明

FARPROC GetProcAddress(
  HMODULE hInstDll,
  PCSTR pszSymbolName  // 只能接受 ANSI 字符串，不能是 Unicode
);

DumpBin.exe 查看 DLL 信息

在 VS 的开发人员命令提示符 使用 DumpBin.exe 可查看 DLL 库的导出段（导出的变量、函数、类名的符号）、相对虚拟地址（RVA，relative virtual address）。如：

DUMPBIN -exports D:\mydll.dll

LoadLibrary 与 FreeLibrary 流程图

LoadLibrary 与 FreeLibrary 流程图

LoadLibrary

FreeLibrary

DLL 库的编写（导出一个 DLL 模块）

DLL 库的编写（导出一个 DLL 模块） DLL 头文件

// MyLib.h

#ifdef MYLIBAPI

// MYLIBAPI 应该在全部 DLL 源文件的 include "Mylib.h" 之前被定义
// 全部函数/变量正在被导出

#else

// 这个头文件被一个exe源代码模块包含，意味着全部函数/变量被导入
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllimport)

#endif

// 这里定义任何的数据结构和符号

// 定义导出的变量（避免导出变量）
MYLIBAPI int g_nResult;

// 定义导出函数原型
MYLIBAPI int Add(int nLeft, int nRight);

DLL 源文件

// MyLibFile1.cpp

// 包含标准Windows和C运行时头文件
#include <windows.h>

// DLL源码文件导出的函数和变量
#define MYLIBAPI extern "C" __declspec(dllexport)

// 包含导出的数据结构、符号、函数、变量
#include "MyLib.h"

// 将此DLL源代码文件的代码放在此处
int g_nResult;

int Add(int nLeft, int nRight)
{
    g_nResult = nLeft + nRight;
    return g_nResult;
}

DLL 库的使用（运行时动态链接 DLL）

DLL 库的使用（运行时动态链接 DLL）

// A simple program that uses LoadLibrary and 
// GetProcAddress to access myPuts from Myputs.dll. 
 
#include <windows.h> 
#include <stdio.h> 
 
typedef int (__cdecl *MYPROC)(LPWSTR); 
 
int main( void ) 
{ 
    HINSTANCE hinstLib; 
    MYPROC ProcAdd; 
    BOOL fFreeResult, fRunTimeLinkSuccess = FALSE; 
 
    // Get a handle to the DLL module.
 
    hinstLib = LoadLibrary(TEXT("MyPuts.dll")); 
 
    // If the handle is valid, try to get the function address.
 
    if (hinstLib != NULL) 
    { 
        ProcAdd = (MYPROC) GetProcAddress(hinstLib, "myPuts"); 
 
        // If the function address is valid, call the function.
 
        if (NULL != ProcAdd) 
        {
            fRunTimeLinkSuccess = TRUE;
            (ProcAdd) (L"Message sent to the DLL function\n"); 
        }
        // Free the DLL module.
 
        fFreeResult = FreeLibrary(hinstLib); 
    } 

    // If unable to call the DLL function, use an alternative.
    if (! fRunTimeLinkSuccess) 
        printf("Message printed from executable\n"); 

    return 0;
}

运行库（Runtime Library）

典型程序运行步骤

1. 操作系统创建进程，把控制权交给程序的入口（往往是运行库中的某个入口函数）
2. 入口函数对运行库和程序运行环境进行初始化（包括堆、I/O、线程、全局变量构造等等）。
3. 入口函数初始化后，调用 main 函数，正式开始执行程序主体部分。
4. main 函数执行完毕后，返回到入口函数进行清理工作（包括全局变量析构、堆销毁、关闭I/O等），然后进行系统调用结束进程。

一个程序的 I/O 指代程序与外界的交互，包括文件、管程、网络、命令行、信号等。更广义地讲，I/O 指代操作系统理解为 “文件” 的事物。

glibc 入口

_start -> __libc_start_main -> exit -> _exit

其中 main(argc, argv, __environ) 函数在 __libc_start_main 里执行。

MSVC CRT 入口

int mainCRTStartup(void)

执行如下操作：

1. 初始化和 OS 版本有关的全局变量。
2. 初始化堆。
3. 初始化 I/O。
4. 获取命令行参数和环境变量。
5. 初始化 C 库的一些数据。
6. 调用 main 并记录返回值。
7. 检查错误并将 main 的返回值返回。

C 语言运行库（CRT）

大致包含如下功能：

• 启动与退出：包括入口函数及入口函数所依赖的其他函数等。
• 标准函数：有 C 语言标准规定的C语言标准库所拥有的函数实现。
• I/O：I/O 功能的封装和实现。
• 堆：堆的封装和实现。
• 语言实现：语言中一些特殊功能的实现。
• 调试：实现调试功能的代码。

C语言标准库（ANSI C）

包含：

• 标准输入输出（stdio.h）
• 文件操作（stdio.h）
• 字符操作（ctype.h）
• 字符串操作（string.h）
• 数学函数（math.h）
• 资源管理（stdlib.h）
• 格式转换（stdlib.h）
• 时间/日期（time.h）
• 断言（assert.h）
• 各种类型上的常数（limits.h & float.h）
• 变长参数（stdarg.h）
• 非局部跳转（setjmp.h）