关于C和C++动态链接库的几个问题

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-08-05 13:14 148阅读 0赞

**[关于C和C++动态链接][C_C]库的问题：**

**最近连续两次栽在extern "C"上，dll中要注意编译方式不同，可能会造成函数名发生变化,即**

**name mangling问题**

**Name Mangling概述  
大型程序是通过多个模块构建而成，模块之间的关系由makefile来描述。对于由C++语言编制的大型程序而言，也是符合这个规则。  
程序的构建过程一般为：各个源文件分别编译，形成目标文件。多个目标文件通过链接器形成最终的可执行程序。显然，从某种程度上说，编译器的输出是链接器的输入，链接器要对编译器的输出做二次加工。从通信的角度看，这两个程序需要一定的协议来规范符号的组织格式。这就是Name Mangling产生的根本原因。  
C++的语言特性比C丰富的多，C++支持的函数重载功能是需要Name Mangling技术的最直接的例子。对于重载的函数，不能仅依靠函数名称来区分不同的函数，因为C++中重载函数的区分是建立在以下规则上的：  
函数名字不同 || 参数数量不同||某个参数的类型不同  
那么区分函数的时候，应该充分考虑参数数量和参数类型这两种语义信息，这样才能为却分不同的函数保证充分性。  
当然，C++还有很多其他的地方需要Name Mangling，如namespace, class, template等等。  
总的来说，Name Mangling就是一种规范编译器和链接器之间用于通信的符号表表示方法的协议，其目的在于按照程序的语言规范，使符号具备足够多的语义信息以保证链接过程准确无误的进行。  
简单的实验  
Name Mangling会带了一个很常见的负面效应，就是C语言的程序调用C++的程序时，会比较棘手。因为C语言中的Name Mangling很简单，不如C++中这么复杂。**

**问题：**

1.写一段C++程序，编译成动态链接库后，C程序怎么访问？

2.写一段C程序，编译成动态链接库后，C++程序怎么访问？

3.写一个类，编译成动态链接库后，里面的public变量能否访问？

对于以上问题，我在Visual C++ 6.0上进行了实验。以下是实验的过程和初步结论。

1. 建立动态链接库是在新建工程中选择Win32 Dynamic-Link Library，建立空的工程，在里面添加头文件和实现文件（C程序用.c后缀，C++程序用.cpp后缀），以下给出C程序写的动态链接库代码和C++写的动态链接库代码（只包含一个Add函数）：

Case 1：C程序的动态链接库代码：

![复制代码][copycode.gif]

//CLib.h
    
    #ifndef C_LIB_H
    
    #define C_LIB_H
    
    extern int __declspec(dllexport) add(int x,int y);
    
    #endif
    
     
    
    //CLib.c
    
    #include "Clib.h"
    
    int add( int x, int y )
    
    {
    
    return x + y;
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

Case 2：C++程序的动态链接库代码：

![复制代码][copycode.gif]

//CplusplusLib.h
    
    #ifndef LIB_H
    
    #define LIB_H
    
    extern "C" int __declspec(dllexport) add(int x, int y);
    
    #endif
    
     
    
    //CplusplusLib.cpp
    
    #include "CplusplusLib.h"
    
    int add( int x, int y )
    
    {
    
    return x + y;
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

由此可发现，其代码唯一不同的地方在于extern int \_\_declspec(dllexport) add(int x,int y) 这一导出语句，在C程序中没有”C” ，而在C++程序多了一个标识”C”。

发生这个区别的原因是由于C++编译器与C编译器在对程序进行编译的时候，对函数声明的编译会有区别，加上”C”，是为了告诉C++编译器，使用C编译器的方式对这一个函数声明进行编译。这样，在C程序调用C++写的动态链接库的时候，才不会发生因为寻找不到对应的函数名（编译后的）而发生Link错误。

再来看调用，调用方式有两种：静态和动态。这的确是印证了老师说的万事皆有两面的道理。

使用动态的方式调用，不管在C还是在C++中，代码都是一样的，下面给出一个例子：

![复制代码][copycode.gif]

typedef int(*lpAddFun)(int, int);
    
     
    
    int main(int argc, char* argv[])
    
    {
    
           HINSTANCE hDll;
    
           lpAddFun addFun;
    
           hDll = LoadLibrary("..//..//Debug//CplusplusDLL.dll");
    
           if (hDll != NULL)
    
           {
    
           addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, "add");
    
           if (addFun != NULL)
    
           {
    
                  int result = addFun(2, 3);
    
                  printf("%d", result);
    
           }
    
           FreeLibrary(hDll);
    
           }
    
           return 0;
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

思路是定义一个函数指针，在主程序中使用LoadLibrary这个库函数载入DLL，然后再用GetProcAddress这个库函数获得DLL中函数所在的位置。调用完函数后使用FreeLibrary这个库函数释放DLL资源。

然而在静态的方式中，C和C++的调用就略有不同，下面给出C++调用C库的程序：

![复制代码][copycode.gif]

// CplusplusApplicationStaticInvoke.cpp : Defines the entry point for the console application.
    
    #include "stdafx.h"
    
    #pragma comment(lib,"CDLL.lib")
    
    extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y);
    
    int main(int argc, char* argv[])
    
    {
    
           int result = add(2,3);
    
           printf("%d",result);
    
           return 0;
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

\#pragma comment(lib,"CDLL.lib")这一句是表示在链接的时候将CDLL.dll这个动态链接库链接到这个程序当中。

而在C调用C++库的例子中：

![复制代码][copycode.gif]

// CApplicationStaticInvoke.cpp : Defines the entry point for the console application.
    
    #include "stdafx.h"
    
    #pragma comment(lib,"CplusplusDLL.lib")
    
    extern __declspec(dllimport) add(int x,int y);
    
    int main(int argc, char* argv[])
    
    {
    
           int result = add(2,3);
    
           printf("%d",result);
    
           return 0;
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

明显看到extern \_\_declspec(dllimport) add(int x,int y); 与上一例子不同，少了一个”C”

这个原因很明显，就是为了动态库中的函数名进行对应。在CDLL中函数当然是使用C编译器的方式进行编译的，所以在调用程序中，在声明外部函数的时候，必须加上”C”，以使的这个C++程序，在编译的时候使用C编译的方法对这个外部函数声明进行编译，否则在编译运行的时候就会报链接错误。在C++调用C的例子中我们将”C”去掉，结果：

LNK2001: unresolved external symbol "\_\_declspec(dllimport) int \_\_cdecl add(int,int)" (\_\_imp\_?add@@YAHHH@Z)

上面add@@YAHHH@Z就是add函数用C++的编译方法编译后的得到的函数名，而C编译得到的应该是\_add，链接的时候匹配不成功，因此就报错了。

2. 关于类的public变量能够被访问，能否被直接访问，这里我仍没有找出答案，等待老师解答，但是有一个间接的方法能访问到类里面的变量。就是使用类的全局变量，将其导出即可，例子如下：

![复制代码][copycode.gif]

#ifdef CLASSDLL_EXPORTS
    
    #define CLASSDLL_API __declspec(dllexport)
    
    #else
    
    #define CLASSDLL_API __declspec(dllimport)
    
    #endif
    
     
    
    class CLASSDLL_API CClassDLL {
    
    public:
    
           CClassDLL(void);
    
           //Added public member
    
           int testNumber;
    
           // TODO: add your methods here.
    
    };
    
     
    
    extern CLASSDLL_API int nClassDLL;
    
    CLASSDLL_API int fnClassDLL(void);

![复制代码][copycode.gif]

上面的标准宏是为了对导入导出进行匹配，这里先略过。

注意extern CLASSDLL\_API int nClassDLL; 这句代码定义了这个DLL中的一个全局变量。注意这个时候宏CLASSDLL\_API应该是\_\_declspec(dllexport)表示导出该变量。

在调用的时候：

![复制代码][copycode.gif]

#pragma comment(lib,"ClassDLL.lib")
    
    extern int _declspec(dllimport) nClassDLL;
    
    int main()
    
    {
    
    …
    
    }

![复制代码][copycode.gif]

这样就可以直接在程序中访问nClassDLL了。

[C_C]: http://www.cnblogs.com/China3S/p/3267113.html
[copycode.gif]: /images/20220805/a83edc0fd8614f648d436dfca32258db.png