使用运行时 DLL 加载时 C++ 编译器/链接器会做什么？

Question

我想了解 DLL 机制以及当我在运行时加载 DLL 时编译器会做什么（即我不会使用生成的 .lib）。

考虑以下 C++ 代码：

DLL接口头文件

#ifdef MYDLL_EXPORTS
#define MYDLL_API __declspec(dllexport)
#else
#define MYDLL_API __declspec(dllimport)
#endif

class MYDLL_API Base
{
public:
  Base();

  virtual ~Base();

  virtual int get_number() const;
  virtual const char* what() const = 0;

private:
  int i_;
};

class MYDLL_API Child : public Base
{
public:
  Child();

  virtual ~Child();

  virtual int get_number() const override;
  virtual const char* what() const override;
private:
  int j_;
};

extern "C" {
  MYDLL_API Base* __cdecl initializeObject();
}

DLL 实现源文件

#include "MyDLL.hh"

Base::Base()
  : i_(42)
{}

Base::~Base()
{}

int Base::get_number() const
{
  return i_;
}

Child::Child()
  : Base()
  , j_(24)
{}

Child::~Child()
{}

int Child::get_number() const
{
  return j_;
}

const char* Child::what() const
{
  return "Hello!";
}

Base* initializeObject()
{
  return new Child();
}

这个 DLL 的目标是拥有一个由 Base 类定义的公共接口，但它允许在运行时加载的不同 DLL 中编译的特定实现（这里暴露了 Child 类的目的是例子）。

在这个阶段，如果我天真地包含 DLL 的标头：

#include "MyDLL.hh"

int main()
{
  Base* b = new Child();

  std::cout << b->get_number() << std::endl;
  std::cout << b->what() << std::endl;

  delete b;

  getchar();
  return 0;
}

链接器抱怨LNK2019 和LNK2001 错误：它无法解析符号。所以，它的行为符合预期（我没有使用.lib）。

现在考虑一下我用来在运行时加载 DLL 的以下代码：

#include "MyDLL.hh"

typedef Base* (*initFuncType)();

int main()
{
  HINSTANCE handle = LoadLibrary(L"MyDLL.dll");
  initFuncType init = nullptr;
  init = (initFuncType)(GetProcAddress(handle, "initializeObject"));
  if (init)
  {
    Base* b = init(); //< Use init() !

    std::cout << b->get_number() << std::endl;
    std::cout << b->what() << std::endl;

    delete b;
  }
  getchar();
  FreeLibrary(handle);
  return 0;
}

这次成功了，链接就完成了。

• 第一个问题：发生了什么？编译器和链接器发生了什么变化？在 initializeObject() 上使用函数指针解决了这个问题。

另一个我不太了解的问题是当我删除get_number() 的virtual 和override 时：

int get_number() const;

我有一个LNK2019 错误，因为_main 函数中的Base::get_number(void) const 符号未解析。我知道virtual 关键字将动态解析成员函数（在运行时）。在我们的例子中，DLL 尚未加载，get_number 符号不可用。

• 第二个问题：这是否意味着方法必须始终为virtual 使用 DLL run-time 链接？

• 第三个问题：如何使用 Windows API 导出 C++ 函数？这样我就可以删除 extern "C" { ... } 的东西了。

感谢您的阅读！我希望我能读到有趣的答案！ :)

Answer 1

链接dll文件有两种方式。

第二种方式（它的工作方式）是 C 绑定方法，您可以在 dll 中查询特定函数名，然后它会返回一个函子给您。

使用第二种方式，您将无法扩展基类，因为它们没有定义（在链接时您没有任何要复制粘贴的代码）。

为了有一个可以扩展类的dll，你需要使用动态绑定。您需要编译 .dll 并提供符号库（或导出库）。您在 VS studio 中的项目属性中有此选项。

机制如下：

• 编译 Dll 项目 -> 输出：myLib.dll , myLib.lib
• 在主项目中使用从 myLib.lib 导出的符号（主项目将 myLib.lib 作为依赖项）
• 在运行时，由于绑定，您的程序会知道它需要 myLib.dll 才能工作，因此它会加载它（如果找到，否则会出现运行时错误）

使用导出库的另一个优点是您可以导出 C++ 函数（导出时会损坏）。

很难对损坏的函数进行 C 绑定。

另一方面，C Binding 与动态绑定相比，如果 myLib.dll is not found 不会让你的程序尖叫，你只会得到一个指向函数的空指针。