C++语言毕竟能和窗口DLL可和平共处.

介绍

自从窗口的开始阶段,动态链接库(DLL)就是窗口平台的一个组成部分.动态链接库,允许在一个独立的模块中封装一系列的功能函数,然后以一个显式的C函数列表供外部用户使用.

在上个世纪80年代,当窗口DLL面世时,对广大程序员而言只有C语言是切实可行的开发手段.所以,窗口DLL很自然地以C函数和数据向外暴露功能.

从本质来说,一个DLL可由任意语言实现,但是为了使DLL在其它语言和环境下使用,一个DLL接口必须回退到C语言.

而由一个C++编译器产生的二进制代码,并不可以其它C++编译器兼容.再者,在同一个编译器但不同版本的二进制代码也是互不兼容的.

所有这些,导致从一个DLL中导出一个C++类简直就是一个冒险.

这里演示几种从一个DLL模块中导出C++类的方法.源码演示了导出虚构的Xyz对象的不同技巧.Xyz对象非常简单,只有一个函数:Foo.
下面是Xyz对象的图解:

Xyz
int Foo(int)

在一个DLL里实现Xyz对象,该DLL可按分布式系统供大范围的客户使用.一个用户可按下面三个方式调用Xyz的功能:
1,使用纯C
2,使用一个普通的C++类
3,使用一个抽象的C++接口
源码包含两个工程:

XyzLibrary,一个DLL工程
XyzExecutable,一个Win32使用"XyzLibrary.dll"的控制台程序.
XyzLibrary工程使用下列方便的宏导出它的代码:

#if defined(XYZLIBRARY_EXPORT)//`DLL`内部
#   define XYZAPI   __declspec(dllexport)
#else//`DLL`外部
#   define XYZAPI   __declspec(dllimport)
#endif//`XYZLIBRARY_EXPORT`

仅在XyzLibrary工程定义XYZLIBRARY_EXPORT标识,因此在生成DLL时,按__declspec(dllexport)扩展XYZAPI宏而,而在生成客户程序时按__declspec(dllimport)扩展.

C语言方式

句柄

经典的C语言方式面向对象编程,就是使用晦涩的指针,比如句柄.一个用户可使用一个函数创建一个对象.实际上该函数返回的是该对象的一个句柄.

接着用户可调用该对象相关的各种操作函数,只要该函数可按它的一个参数接受该句柄.一个很好的示例就是,在Win32窗口相关的API中句柄的习惯是,使用一个窗柄句柄来代表一个窗口.

而Xyz对象,如下导出一个C接口:

typedef tagXYZHANDLE {} * XYZHANDLE;//创建一个`Xyz`对象实例的函数
XYZAPI XYZHANDLE APIENTRY GetXyz(VOID);//调用`Xyz.Foo`函数
XYZAPI INT APIENTRY XyzFoo(XYZHANDLE handle, INT n);//释放`Xyz`实例和消费的资源
XYZAPI VOID APIENTRY XyzRelease(XYZHANDLE handle);//在`WinDef.h`头文件中按`__stdcall`定义`APIENTRY`.

下面是一个客户调用的C代码:

#include "XyzLibrary.h"
...
/*创建`Xyz`实例*/
XYZHANDLE hXyz = GetXyz();
if(hXyz)
{/*调用`Xyz.Foo`函数*/XyzFoo(hXyz, 42);/*析构`Xyz`实例,并释放已取得的资源.*/XyzRelease(hXyz);hXyz = NULL;
}

这样,一个DLL必须有显式的构建和删除对象的函数.

调用协议

对所有的导出函数,记住它们的调用协议是重要的.忘记添加调用协议是非常普遍的错误.只要客户的调用协议和DLL的调用协议匹配,一切都能运行.

但是,一旦客户改变了它的调用协议,就会产生难以察觉的运行时错误.XyzLibrary工程使用一个在"WinDef.h"该头文件里,按__stdcall定义的APIENTRY宏.

异常缺点

由DLL的用户,取正确对象的合适的方法.比如下面代码片断,编译器不能捕捉到其中的错误:

/*`void*GetSomeOtherObject(void)`是别的地方定义的一个函数*/
XYZHANDLE h = GetSomeOtherObject();
/*啊!错误:在错误的对象实例上调用`Xyz.Foo`函数*/
XyzFoo(h, 42);

很麻烦!

C++天然的方式:导出一个类

在窗口平台上,几乎每一个现代的编译器都支持从一个DLL中导出一个类.导出一个类和导出一个C函数类似.

只要在类名前使用__declspec(dllexport/dllimport)关键字来指定导出整个类,或在函数声明前指定导出特定的成员函数,就可以.
如下:

 //导出包括它的函数和成员的整个`CXyz`类
class XYZAPI CXyz
{
public:int Foo(int n);
};//只导出`CXyz::Foo`函数
class CXyz
{
public:XYZAPI int Foo(int n);
};

导出整个类或它们的方法时,不必显式指定一个调用协议.默认,C++编译器使用__thiscall作为类成员函数的调用协议.

然而,不同编译器有不同的命名混杂法则,导出的C++类只能来同一类型的同一版本的编译器.

只有MSVisualC++编译器可使用该DLL.DLL和客户代码,只有在同一版本的MSVC++编译器才能确保调用者和被调的装饰名匹配.
如下客户使用Xyz对象的示例:

#include "XyzLibrary.h"
...//客户使用`Xyz`对象按一个规则`C++`类.
CXyz xyz;
xyz.Foo(42);

导出的C++类的用法和其它C++类的用法几乎是一样的…
客户代码和DLL都必须和同一版本的CRT动态连接在一起.为了可在模块间修复CRT资源的纪录,这一步是必需的.

C++成熟的方法:使用抽象接口

一个C++抽象接口,成功完成了两全其美:对对象而言,独立于编译器的规则的接口及方便的面向对象方式的调用函数.

要提供一个接口声明的头文件,同时实现一个可返回最新创建的对象实例的工厂函数.只要用__declspec(dllexport/dllimport)指定该工厂函数就可以了.
不需要额外指定接口.

    //无需额外指定`Xyzobject`的`抽象接口`.
struct IXyz
{virtual int Foo(int n) = 0;virtual void Release() = 0;
};//创建`Xyz`对象实例的工厂函数
extern "C" XYZAPI IXyz* APIENTRY GetXyz();

上面代码片断中,按extern XYZAPI声明GetXyz工厂函数.用来避免装饰函数名.

这样,在外部按一个普通的C函数对待该函数.如下使用抽象接口:

#include "XyzLibrary.h"
...
IXyz* pXyz = ::GetXyz();
if(pXyz)
{pXyz->Foo(42);pXyz->Release();pXyz = NULL;
}

因为C++天生支持面向对象.微软很明显按产业COM的重量级的工具开发它.作为COM技术的物主,微软已确保COM的二进制标准和它们拥有的在VC++编译器实现的C++对象模型可以最小的成本实现匹配.