C动态库的生成与在Python和QT中的调用方法

目录

一、动态库生成

1）C语言生成动态库

2）c++类生成动态库

二、动态库调用

1）Python调用DLL

2）QT调用DLL

三、存在的一些问题

1）python调用封装了类的DLL可能调用不成功

2）DLL格式不匹配的问题

四、总结

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动态库文件在程序开发中运用很常见，但C和C++代码生成动态库文件，以及在使用时均存在一些差异，本文对两者的差异进行了讲解，并通过具体的实例加以说明。实例均在Windows系统下进行，Linux系统下的实现一样。

一、动态库生成

1）C语言生成动态库

我们直接新建一个记事本文件，在文件中输入如下代码。写一个简单的加法函数，函数返回相加的结果，然后将记事本文件保存为myC.c文件，名称随意，扩展名为c。

#include<stdio.h>

int add(int a, int b)
{
return a+b;
}

然后使用win+r键 ，输入"cmd"打开命令窗口，使用cd /d E:\Tem，将工作目录切换到myC.c文件存放的E:\Tem路径下。如下图所示。

然后在命令行中输入："gcc -shared -o myC.dll myC.c" ，执行该命令就可以在当前路径下得到动态库文件myC.dll。

2）c++类生成动态库

C++是面向对象的编程语言，代码文件一般包含.h头文件和.cpp文件。此处使用记事本分别新建两个文件，命名为myclass.h和myclass.cpp。在文件中输入以下代码，实现用一个整数创建一个类，将整数赋给成员变量，并可改变和返回该成员变量的值。

//头文件
// myclass.h
#ifndef MYCLASS_H
#define MYCLASS_H

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

class MYDLL_API MyClass {
private:
    int value;
public:
    MyClass(int val);
    ~MyClass();
    int getValue();
    void setValue(int val);
};

// 封装 C 风格的接口函数
extern "C" {
    MYDLL_API MyClass* CreateMyClass(int val);
    MYDLL_API int GetValue(MyClass* obj);
    MYDLL_API void SetValue(MyClass* obj, int val);
    MYDLL_API void DestroyMyClass(MyClass* obj);
}

#endif

//cpp文件
// myclass.cpp
#include "myclass.h"

MyClass::MyClass(int val) : value(val) {}

MyClass::~MyClass() {}

int MyClass::getValue() {
    return value;
}

void MyClass::setValue(int val) {
    value = val;
}

extern "C" {
    MYDLL_API MyClass* CreateMyClass(int val) {
        return new MyClass(val);
    }

    MYDLL_API int GetValue(MyClass* obj) {
        return obj->getValue();
    }

    MYDLL_API void SetValue(MyClass* obj, int val) {
        obj->setValue(val);
    }

    MYDLL_API void DestroyMyClass(MyClass* obj) {
        delete obj;
    }
}

在命令窗口中执行命令"g++ -shared -o myclass.dll -DBUILD_MYDLL myclass.cpp -Wl,--out-implib=libmyclass.a"，可以得到编译完成后的dll文件。

• -shared：指定生成共享库（DLL）。

• -o myclass.dll：指定输出的 DLL 文件名。

• -DBUILD_MYDLL：定义宏，使 MYDLL_API 被定义为 __declspec(dllexport)，用于导出函数和类。

• -Wl,--out-implib=libmyclass.a：生成导入库文件。

二、动态库调用

1）Python调用DLL

ctypes是 Python 标准库中的一个外部函数库，它提供了与 C 语言兼容的数据类型，允许调用动态链接库（DLL）中的函数。在python中具体实现代码如下，程序运行时需要将生成的myC.dll动态库复制到当前python程序文件所在路径下，否则需要在下面文件路径中使用绝对路径。

import ctypes

# 加载 myC.dll
dll = ctypes.CDLL("./myC.dll")
dll.add.argtypes = [ctypes.c_int, ctypes.c_int]  # 定义函数参数和返回值类型
dll.add.restype = ctypes.c_int
a = dll.add(2, 11)
print(a)
print('--------------------')

2）QT调用DLL

QT调用DLL有动态和静态两种方式。

（1）动态调用

动态调用需要使用到QT的QLibrary类，此处以调用C++生成的动态库为例，具体代码如下。使用QLibrary类时，只需要在代码中用QLibrary类加载相应的DLL文件，并通过定义函数指针的方式取出需要使用的DLL函数。

在此例中，调用DLL中的函数时，首先需要使用DLL中的创建对象函数创建一个类的实例，由于在调用时不能知道DLL类的结构，因此采用QObject *来接收创建对象的指针。

#include <QCoreApplication>
#include <QLibrary>
#include <QDebug>
#include <QObject>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    QLibrary myLib("E:/Tem/useDLL/myclass.dll");
    if (myLib.load()) {
        // 定义函数指针类型
        typedef QObject* (*creatFunction)(int);
        creatFunction create = (creatFunction)myLib.resolve("CreateMyClass");
        if (create) {
            // 调用函数
            QObject* obj = create(3);//创建对象

            typedef int (*getFunction)(QObject*);
            getFunction get = (getFunction)myLib.resolve("GetValue");
            int val = get(obj);
            qDebug() << "The get is:" << val;

            typedef void (*setFunction)(QObject*,int);
            setFunction set = (setFunction)myLib.resolve("SetValue");
            set(obj,100);
            val = get(obj);
            qDebug() << "The set is:" << val;

            typedef void (*desFunction)(QObject*);
            desFunction des = (desFunction)myLib.resolve("DestroyMyClass");
            des(obj);
            qDebug() << "obj has been deleted.";

        } else {
            qDebug() << "Failed to resolve the function.";
        }
    }
    return a.exec();
}

上述代码执行结果：

（2）静态调用DLL

当使用静态调用方法时，需要将生成的DLL动态库和对应的.h头文件拷贝到工程目录下。然后在工程的.pro文件中添加代码"LIBS += -L../ -lmyclass"，在.cpp文件中包含DLL的头文件，然后就可以正常使用DLL了。具体实现代码如下。

#include <QCoreApplication>
#include "myclass.h"  //包含DDL的头文件
//#include <QLibrary>
#include <QDebug>
#include <QObject>

int main(int argc, char *argv[])
{
    QCoreApplication a(argc, argv);
    MyClass my(3);
    qDebug()<<my.getValue();
    my.setValue(5);
    qDebug()<<my.getValue();
    return a.exec();
}

上述程序输出结果为：

三、存在的一些问题

1）python调用封装了类的DLL可能调用不成功

从DLL的生成可知，c和c++代码生成DLL在代码实现上是不一样的，c++代码需要使用到 extern "C"和"__declspec(dllexport)"。在使用python调用封装了c++类的动态库时，会出现ctypes.CDLL()加载动态库文件不成功的情况，经过测试发现是因为在DLL的函数中使用了new关键字实例化对象造成的，但是具体的原因不清楚。若改用直接申明对象的方式，将对象的指针返回，但是在python中传递该指针后调用函数时会存在访问非法，或访问不到类中变量问题。而同样的DLL文件在QT中调用是完全没有问题的。

2）DLL格式不匹配的问题

在调用DLL时可能存在格式不匹配的问题，这个可能是因为使用的gcc编译器版本不同，或者32位与64位不兼容的原因。应确保DLL库的编译工具与调用它的程序使用相同的gcc，避免兼容性问题。一些比较常用的64位gcc版本可以在这里下载。

四、总结

DLL动态库方便程序模块化开发，但是在进行跨语言调用时，最好只在DLL中封装相应的实现函数，而不要跨语言调用类的实现，避免一些不可预测的问题。