静态库与动态库

一、介绍

      库：库从本质上来说是一种代码重用的方式，即预先编译为可执行代码的二进制格式，可以被载入内存中执行。比如我们熟悉的c运行库，里面就实现了很多基本的函数，我们无需再自己写一遍，直接调用接口使用即可，库分静态库和动态库两种。

      静态函数库：这类库的名字一般是xxx.lib；利用静态函数库编译成的文件比较大，因为整个函数库的所有数据都会被整合进目标代码中，他的优点就显而易见了，即编译后的执行程序不需要外部的函数库支持，因为所有使用的函数都已经被编译进去了。当然这也会成为他的缺点，因为如果静态函数库改变了，那么你的程序必须重新编译。

      动态函数库：这类库的名字一般是xxx.dll（也可以包含xxx.lib用于编译时候的链接处理，也可以不包含，直接动态调用，后面会讲区别）;相对于静态函数库，动态函数库在编译的时候并没有被编译进目标代码中，你的程序执行到相关函数时才调用该函数库里的相应函数，因此动态函数库所产生的可执行文件比较小。由于函数库没有被整合进你的程序，而是程序运行时动态的申请并调用，所以程序的运行环境中必须提供相应的库。动态函数库的改变并不影响你的程序，所以动态函数库的升级比较方便。

二、静态函数库

建立静态库工程

新建工程->选择WIN32项目->输入工程名testlib-》“win32应用程序向导”的“应用程序类型”选择选择静态库，勾选上“预编译头”

说明：勾选上预编译头会生成stdafx.h/stdafx.cpp，预编译头是为了能够让编译器更加快速的完成编译。

添加静态库类

菜单“项目”-》“添加类”-》类名称CTestLib

头文件

#pragma once
class CTestLib
{
public:
    CTestLib(void);
    ~CTestLib(void);

public:
    int Add(int a, int b);
};

//extern "C" int Sub(int a, int b); 或者
extern "C"
{
    int Sub(int a, int b);
};

源文件

#include "StdAfx.h"
#include "TestLib.h"


CTestLib::CTestLib(void)
{
}


CTestLib::~CTestLib(void)
{
}

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

int Sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}

使用lib库
      有多种方式使用这样的Lib，如果我们在同一个解决方案来使用这个库，那么我们就可以在新建的工程里面设置依赖项目，这样系统会自动的为我们连接这个库文件，我们只需要包含一下提供静态库函数接口的.h文件即可。但是如果这个静态库是单独发布给其他人用的，那么我们可以设置静态库和.h的目录，添加到VC工程的目录配置，这样就可以和使用系统库一样的使用了。

2、3行 使用lib库。也可以右键点击testexe工程属性，打开属性页面板，选到链接器选项，点开链接器左边的加号，选到输入，附加依赖项里面我们输入TestLib.lib

#include "stdafx.h"
#include "TestLib.h"
#pragma comment(lib, "testlib.lib")

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int a = 5, b = 2;
    CTestLib test;

    printf("a + b = %d\n", test.Add(a, b));
    printf("a - b = %d\n", Sub(a, b));

    return 0;
}

三、动态库

      相对于静态库，动态库的形式更灵活一些，大多情况下，我们编译动态库的时候，除了获得dll文件，依然会得到.lib文件，大多情况下，接口的定义还是需要通过.h来做。

建立动态库工程
      新建工程->选择WIN32项目->输入工程名TestDll-》“win32应用程序向导”的“应用程序类型”选择选择DLL。

DllMain

      动态库dll和静态库最大的区别就是，动态库是可以独立运行的文件，通俗一点讲，和可执行文件没有太大的本质区别，所以当其他可执行文件(exe或者其他dll)调用到该dll的时候，系统会执行一个入口函数，做一些初始化之类的工作，当然这个入口函数和可执行文件exe有一个最大的区别就是这个入口函数不是必须的，也就是说没有这个入口函数依然能编译dll。

DllMain的第二个参数fdwReason指明了系统调用Dll的原因，它可能是
DLL_PROCESS_ATTACH、
DLL_PROCESS_DETACH、
DLL_THREAD_ATTACH、
DLL_THREAD_DETACH。
以下从这四种情况来分析系统何时调用了DllMain。

DLL_PROCESS_ATTACH

      大家都知道，一个程序要调用Dll里的函数，首先要先把DLL文件映射到进程的地址空间。要把一个DLL文件映射到进程的地址空间，有两种方法：静态链接和动态链接的LoadLibrary或者LoadLibraryEx。

      当一个DLL文件被映射到进程的地址空间时，系统调用该DLL的DllMain函数， 传递的fdwReason参数为DLL_PROCESS_ATTACH，这种调用只会发生在第一次映射时。如果同一个进程后来为已经映射进来的DLL再次 调用LoadLibrary或者LoadLibraryEx，操作系统只会增加DLL的使用次数，它不会再用DLL_PROCESS_ATTACH调用 DLL的DllMain函数。不同进程用LoadLibrary同一个DLL时，每个进程的第一次映射都会用DLL_PROCESS_ATTACH调用DLL的DllMain函数。

DLL_PROCESS_DETACH

      当DLL被从进程的地址空间解除映射时，系统调用了它的DllMain，传递的fdwReason值是DLL_PROCESS_DETACH。当DLL处理该值时，它应该执行进程相关的清理工作。

      那么什么时候DLL被从进程的地址空间解除映射呢？两种情况：

       1）FreeLibrary解除DLL映射（有几个LoadLibrary，就要有几个FreeLibrary）

       2）进程结束而解除DLL映射，在进程结束前还没有解除DLL的映射，进程结束后会解除DLL映射。（如果进程的终结 是因为调用了TerminateProcess，系统就不会用DLL_PROCESS_DETACH来调用DLL的DllMain函数。这就意味着DLL 在进程结束前没有机会执行任何清理工作。）

     注意：当用DLL_PROCESS_ATTACH调用DLL的DllMain函数时，如果返回FALSE，说明没有初始化成功，系统仍会用DLL_PROCESS_DETACH调用DLL的DllMain函数。因此，必须确保清理那些没有成功初始化的东西。

DLL_THREAD_ATTACH

      当进程创建一线程时，系统查看当前映射到进程地址空间中的所有DLL文件映像，并用值DLL_THREAD_ATTACH调用DLL的DllMain函数。

      新创建的线程负责执行这次的DLL的DllMain函数，只有当所有的DLL都处理完这一通知后，系统才允许进程开始执行它的线程函数。

      注意跟DLL_PROCESS_ATTACH的区别，我们在前面说过，第n(n>=2)次以后地把DLL映像文件映射到进程的地址空间时，是不再用DLL_PROCESS_ATTACH调用DllMain的。而DLL_THREAD_ATTACH不同，进程中的每次建立线程，都会用值DLL_THREAD_ATTACH调用DllMain函数，哪怕是线程中建立线程也一样。

DLL_THREAD_DETACH

      如果线程调用了ExitThread来结束线程（线程函数返回时，系统也会自动调用ExitThread），系统查看当前映射到进程空间中的所有DLL文件映像，并用DLL_THREAD_DETACH来调用DllMain函数，通知所有的DLL去执行线程级的清理工作。

      注意：如果线程的结束是因为系统中的一个线程调用了TerminateThread，系统就不会用值DLL_THREAD_DETACH来调用所有DLL的DllMain函数。

结

      大多数情况下，我们并不用去实现DllMain的细节，即使是要关心的，一般来说都只是DLL_PROCESS_ATTACH、DLL_PROCESS_DETACH、这两种方式，举个例子，如果做一个MFC相关的dll，我们可以在DLL_PROCESS_ATTACH的时候，去AfxInitExtensionModule初始化MFC的相关模块，DLL_PROCESS_DETACH的时候AfxTermExtensionModule 来注销相关模块，这些代码在建立MFC dll的工程可以看得到，所以大多情况下我们并不关心。

dllexport和dllimport

      右键对工程点击属性->配置属性->C/C++->预处理器，有一个我们关心的值：TESTDLL_EXPORTS，这个值是建立工程时候系统自动生成的，我们也可以改成自己喜欢的值，作为区分dll是导入还是导出的区别，我们先记录一下这个值。新建一个类CMyTestDll，
头文件：

#pragma once

#ifdef TESTDLL_EXPORTS
#define MY_TEST_API __declspec(dllexport)
#else
#define MY_TEST_API __declspec(dllimport)
#endif

class MY_TEST_API CMyTestDll
{
public:
    CMyTestDll(void);
    ~CMyTestDll(void);

    int Add(int a, int b);
};

extern "C"
{
    MY_TEST_API int Sub(int a, int b);
};

源文件：

#include "StdAfx.h"
#include "MyTestDll.h"


CMyTestDll::CMyTestDll(void)
{
}


CMyTestDll::~CMyTestDll(void)
{
}

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

int Sub(int a, int b)
{
    return a - b;
}

      TESTDLL_EXPORTS如是建立工程时候系统自定义的，可以改成我们喜欢的名字，不影响，只要对应得上工程所定义的即可。

      __declspec( dllexport )和__declspec( dllimport )的区别，由于dll是独立执行的动态库，对于我们要使用到的接口，都希望有导入(import)来使用，对于dll自身来说，这类接口是导出的(export)，所以在dll工程，我们希望编译为export，在其他用到我们的动态库的工程（dll的使用者），希望得到import结果，所以很自然地，上面的定义做的就是这个事情。

动态库的使用

静态链接
      编译会生成一个testdll.dll, testdll.lib。类似静态库的例子，我们创建一个“控制台CanDelete”，所有的操作都一样，唯一的区别就是我们多了个dll，把dll放到编译出来的exe目录，不然会提示找不到dll。

#include <iostream>
#include "MyTestDll.h"
using namespace std;

#pragma comment(lib, "TestDll.lib")

void main()
{
    CMyTestDll test;
    cout << test.Add(1, 3) << endl;
}

动态链接

      动态库和静态库的编译过程都差不多，静态链接的使用方式也大同小异，但是和静态库有所区别，动态库Dll还有另外一种动态链接的方式:LoadLibrary,LoadLibraryEx，功能都一样，我们默认使用LoadLibrary来讲一下，所谓的动态载入，就是程序运行时候不必一开始就载入dll，在程序运行过程中，在需要的时候，再动态加入进来，这样我们可以不再使用.lib来做静态链接，甚至可以连.h都不用了，直接用GetProcAddress来使用，但是这样的方式一般来说，都最好只用extern“C”开头的接口.我们可以通过Microsoft Visual Studio 8\Common7\Tools\Bin里面的一个工具Depends.Exe来看看我们刚才编译出来的dll有什么内容。

#include <iostream>
#include <Windows.h>
using namespace std;;

typedef int (*FUNC_SUB)(int a, int b);

void main()
{
	HMODULE bDll = ::LoadLibrary("TestDll.dll");
	if (!bDll)
	{
		cout << "load fail\n";
	}

	FUNC_SUB func = (FUNC_SUB)::GetProcAddress(bDll, "Sub");
	if(func)
	{
		cout << "ret = " << func(1, 2);
	}

	FreeLibrary(bDll);
}

　　在大多情况下，我们一般都是使用.h + .lib + .dll的方式来开发，这样是一个最方便的方式，但是也有类似刚才说的我们使用LoadLibrary的方式来开发，一般作为什么情况才使用呢，比如我们要做一个程序，支持外部插件，这种时候就需要LoadLibrary这种方式了，我们只需要提供插件规范（插件必须要导出某些名字的函数），供主程序使用，这样对于插件开发者来说，只需要按照规范，写dll导出相关函数，就可以实现扩展程序功能的作用了。

四、区别

      有时候在CPP里面如果没实现int Sub( int a, int b )的内容一样能编译得到Testlib.lib，这是为什么呢？原因是这样的：静态库文件本身，他会把已经实现的代码都编译成二进制格式，因为静态库不具备独立执行的条件，所以最终必须要配合目标程序一起链接成可执行文件，在链接时候，如果发现Sub函数只做声明，没实现的话，会报Link error，这个时候你还可以发现如果在目标程序实现int Sub的功能，可以编译通过（同样的问题，比如在class CTestLib，有3个接口，比如叫interface_1, interface_2, interface_3，我们如果把interface_1和interface_2在静态库工程的CPP文件实现了，interface_3我们不管，依然可以编译成TestLib.lib，但是这个静态库，在配合目标程序使用的时候，会报错interface_3没实现，这样的情况下我们依然可以在目标程序实现CTestLib::interface_3的功能来通过编译，所以这个是和动态库最大的区别）。