Статистические библиотеки

Главная программа для использования статической библиотеки . Результаты работы программы: на экран или в файл.
Запуск программы из командной строки:
TestStaticLib.exe > output.txt
Файл с результатами output.txt:
ffffffff+ffffffff= 1 fffffffe
NOD for 75 and 10 = 5

Достоинства:
просто использовать;
исполняемый файл один (.exe).
Недостатки:
зависит от среды разработки;
загружается в память с каждым экземпляром запущенного приложения;
при изменении кода библиотеки необходима компоновка всех приложений, которые используют библиотеку.
Достоинства и недостатки статических библиотек

библиотеки применяются для повторного использования кода;
статическая библиотека - это библиотека объектных модулей;
для использования статической библиотеки необходимо иметь саму библиотеку (.lib) в формате среды (IDE), в которой она будет использоваться и заголовочный файл (.h) с определением заголовков функций библиотеки;
отсутствуют накладные затраты, связанные с использованием динамических библиотек.
Итоги:

Лекции 5, 6
Динамические библиотеки.
Командные файлы.
Работа с внешними устройствами.

План лекций № 5, 6
Создание динамических библиотек;
Использование динамических библиотек. Статический режим;
Использование динамических библиотек. Динамический режим;
Пример создания и использования;
Преимущества и недостатки Dll;
DllMain и проверка целостности;
Командные файлы
Работа с внешними устройствами.

Динамические библиотеки (Dynamіc Lіnk Lіbrary - DLL)
Загружаются одновременно с программой (статическая загрузка) или во время ее выполнения по мере надобности (динамическая загрузка).
================================================
Функция, которая экспортируется (внешняя функция) - это функция, которая входит в состав DLL, и которую могут использовать внешние программы.
(в статических библиотеках - все функции экспортируются).
Для обозначения внешних функций используется директива:
__declspec (dllexport)
Динамические библиотеки

Функция, которая импортируется - это функция из DLL, которая вызывается (используется) в другой программе.
Функции, которые импортируются, обозначаются директивой:
__declspec (dllіmport)
(пример: страны экспортеры и импортеры)
Таким образом, одна и та же функция:
внутри самой DLL является функцией, которая экспортируется;
для главной программы - функцией, которая импортируется.
Внутренняя функция библиотеки может быть вызвана только функциями внутри библиотеки.
Динамические библиотеки

Исходя из вышесказанного, в файле заголовков (.h) информация о внешних функциях должна быть разной:
для самой библиотеки .dll - экспорт,
а для главной программы - импорт!
Решается путем использования универсального заголовочного файла =>
Обозначение функций

#ifndef _UNIVERSAL_H
#define _UNIVERSAL_H
#ifdef _STATIC
#define PREFIX
#else
#ifdef _USRDLL
#define PREFIX __declspec(dllexport) #else
#define PREFIX __declspec(dllimport)
#endif
#endif
PREFIX unsigned int __stdcall AddWithCarry( unsigned int , unsigned int, unsigned int*);
PREFIX void __stdcall NOD( unsigned int a, unsigned int b, unsigned int* r);
#endif
Универсальный заголовочный файл (universal.h)

Динамические библиотеки
1 Статическая загрузка (загрузка во время загрузки приложения, которое использует DLL) - если нет необходимой DLL - приложение не начнет выполняться;
2 Динамическая загрузка (загрузка и выгрузка по мере необходимости во время выполнения приложения, которое использует DLL) - загружаются только те DLL, функции из которых будут вызываться; после окончания использования память можно освободить, не дожидаясь окончания работы главной программы.

Динамические библиотеки
Все модули операционной системы делятся на 2 класса: ядра и пользователя
Ядро – модули, необходимые для работы любой программы, постоянно в памяти, загружаются на этапе загрузки ОС, имеют 0 приоритет, т.е. работают в режиме ядра;
Утилиты (службы) – специализированные модули, могут загружаться и выгружаться, работают в режиме пользователя
Объект ядра - блок памяти в адресном пространстве ядра, доступный только самому ядру. Программам пользователя этот участок памяти напрямую не доступен.
В момент загрузки DLL проецируется в адресное пространство вызвавшего ее процесса, а в адресном пространстве ядра создается соответствующий объект ядра (структура данных).
Существует набор функций (из системной библиотеки WIN32 API), которые могут работать с объектами ядра. Обращаясь к этим функциям, программы могут получить данные из объектов ядра.
.

Динамические библиотеки
Создание:
Выбрать проект типа Visual C++-> Win32; в ApplicationSettings выбрать DLL
Добавить в проект универсальный заголовочный файл;
Добавить в проект файл с текстом функций;
Обратить внимание на наличие файла dllmain.cpp;
Построить проект. В результате будут получены 2 файла: <имя>.lib и <имя>.dll ( .exe файл создан не будет!!);
Использование:
Использования динамической библиотеки в режимах статической и динамической загрузки.

DEF файл
Файл с расширением .def добавляется в проект DLL для сохранения возможности обращения к функциям по их именам без преобразования при динамической загрузке DLL.
LIBRARY “Имя библиотеки"
EXPORTS
Имя функции 1
Имя функции 2
…
=====================================================================================================================
DynamicLib.def:
LIBRARY "DynamicLib"
EXPORTS
AddWithCarry
NOD

Библиотека системных функций WIN32 APІ -
интерфейс между ОС и приложениями пользователя
WIN32 APІ
(Wіndows Application Programming Іnterface) :
набор функций, реализующих выполнение основных функций ОС;
3 основных модуля – kernel32.dll, gdi32.dll, user32.dll
// где читать - MSDN, Рихтер.

Правила использования функций WIN32 API
Необходимо подключить заголовочный файл Windows.h
Все функции имеют соглашения по вызову __stdcall (WINAPI)
Все типы и константы Windows задаются заглавными буквами, например, DWORD – unsigned int , WORD – short, HMODULE - int, INVALID_HANDLE_VALUE.
Каждое слово в имени функции начинается с заглавной буквы, например, LoadLibrary.
Функция может завершиться успешно или неуспешно – BOOL (0 – false, 1 – true…).
Если она возвращает дескриптор, то в случае ошибки:
0 или INVALID_HANDLE_VALUE.

Функции для работы с DLL в режиме динамической загрузки
HMODULE WINAPI LoadLibrary( LPCTSTR lpFileName );
BOOL WINAPI FreeLibrary( HMODULE hModule );
FARPROC WINAPI GetProcAddress(HMODULE hModule, LPCSTR lpProcName );

Алгоритм поиска DLL
Каталог, в котором находится исполняемый модуль текущего процесса.
Текущий каталог (GetCurrentDirectory).
Системный каталог Windows. Путь к этому каталогу извлекается с помощью функции GetSystemDirectory.
Каталог Windows. Путь к этому каталогу извлекается с помощью функции GetWindowsDirectory.
Каталоги, указанные в переменной окружения PATH.

Главная программа для DLL в режиме динамической загрузки
#include "stdafx.h"
#include
#include
#include “universal.h“
typedef unsigned int (__stdcall *ADDWITHCARRY)( unsigned int , unsigned int, unsigned int*);
typedef void (__stdcall *NODD) ( unsigned int , unsigned int, unsigned int*);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
unsigned int first=0xffffffff,second=0xffffffff, result, carry;
HMODULE h=LoadLibrary(_T("Lecture_dynamic_library.dll"));
if (h==NULL)
_tprintf(_T("Library not found"));
else
{ ADDWITHCARRY adr1=(ADDWITHCARRY)GetProcAddress(h,"AddWithCarry");
NODD adr2=(NODD)GetProcAddress(h,"NOD");
carry=adr1(first,second,&result);
_tprintf(_T("%x+%x= %x %x\n"),first,second,carry,result);
adr2(75,10,&result);
_tprintf(_T("NOD for %u and %u = %u"),75,10,result);
FreeLibrary(h);
}
return 0;
}

Рекомендации по отладке ДЛЛ
В одном Решении и проект для создания ДЛЛ и проект для отладки функций из библиотеки;
Так как заголовочный файл должен быть общим для всех проектов Properties → C/C++ →Additional Include Directories ..\Имя проекта ДЛЛ

Файл Dllmain.cpp. Точка входа в ДЛЛ.
BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
if ( ПРОВЕРКА_ЦЕЛОСТНОСТИ==false)
return false;
else
return true;
case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}

Достоинства и недостатки DLL
Достоинства:
в память загружаются только один раз независимо от числа приложений, которые их используют;
могут использоваться в среде, отличной от среды разработки (C++ →C#, Delphi);
в случае изменения ДЛЛ не требуется перекомпоновка приложений (так поставляются Service Pack’и);
можно выгружать, освобождая адресное пространство.
Недостатки:
требуется дополнительный файл (в дополнение к главному .exe);
легко изменить функциональность(подменить), если не предусмотрен контроль целостности;
требуют специальных знаний для использования.

Введение в командные файлы (.cmd, .bat)
Используются, если необходимо стандартно выполнять более одного действия, например, последовательно запускать несколько программ; запускать или не запускать программы в зависимости от результатов работы другой программы, …
Состоят из:
Системных команд;
Команд запуска приложений;
Директив для условного запуска и организации циклов.
Информация о системных командах:
Кнопка «Пуск»->Выполнить: cmd.exe → help>help.txt → exit
В Windows Commander: help>help.txt

Введение в командные файлы (.cmd, .bat)
Примеры системных команд:
copy /v /y источник результат
где
источник - имя копируемого файла;
результат - имя для конечного файла.
/v Проверка правильности копирования файлов.
/y Подавление запроса подтверждения на перезапись существующего
/-y Обязательный запрос подтверждения на перезапись существующего конечного файла.
Пример использования:
copy /v /y help.txt 1.txt
вызов помощи по конкретной команде, например по copy:
help copy

Введение в командные файлы (.cmd, .bat)
Пример .bat файла:
test.bat
====================
copy /v /y %1 %2
rem del %1
rem mspaint.exe
====================
Запуск командного файла из командной строки (при условии, что исходный файл лежит в текущем каталоге):
test.bat help.txt 1.txt

Когда надо задавать?
если для выполнения проекта необходимые файлы, которые надо откуда-то скопировать;
если перед компоновкой (построением) необходимо откуда-то взять библиотеки;
если после создания исполняемого файла его необходимо куда-то перенести, или выполнить над ним какие-то операции, например, сформировать контрольную сумму
Задавать можно только .bat файл.
Cреда Vіsual Studіо и командные файлы

Где надо задавать?
Propertіes->Buіld Events
Pre-Buіld Event перед построением
Pre-Lіnk Event перед компоновкой
Post-Buіld Event после построения
- CommandLіne (командная строка)
- Descrіptіon (описание действий)
- Excluded From Buіld ( использовать ли при текущем построении?)
Cреда Vіsual Studіо и командные файлы

Cреда Vіsual Studіо и командные файлы

Cреда Vіsual Studіо и командные файлы
Как задать имя командного файла?
Выбрать CommandLіne и задать командный файл, который надо выполнить.
При задании использовать макросы, которые определены при создании solutіon в VS

Cреда Vіsual Studіо и командные файлы. Макросы

Cреда Vіsual Studіо и командные файлы. Итоги
Командные файлы помогают выполнять фиксированную последовательность действий;
есть помощь по использованию системных функций;
командные файлы поддерживаются всеми версиями ОС и не нуждаются в установке дополнительного ПО.

Управление внешними устройствами
3 уровня:
функции языков программирования(scanf, printf, fscanf, fprintf, …)
функции операционной системы (системные вызовы)
- функции для управления стандартными устройствами
(консоль : клавиатура + монитор)
- функции для управления файлами
3. функции физических драйверов

Управление внешними устройствами (стандартные устройства)
Создание и удаление консоли
BOOL WINAPI AllocConsole(void
BOOL WINAPI FreeConsole(void)
Имена стандартных устройств:
STD_INPUT_HANDLE
STD_OUTPUT_HANDLE
STD_ERROR_HANDLE
Определение дескриптора консоли:
HANDLE GetStdHandle (Имя устройства);
// если ошибка - INVALID_HANDLE_VALUE
Операции ввода – вывода
BOOL ReadConsole (дескр, Buf, size, &dwCount, 0);
BOOL WriteConsole (дескр, Buf, size, &dwCount, 0);

Управление внешними устройствами (стандартные устройства)
// Вывести строку-приглашение. Вводить и выводить строки до тех пор пока не будет
// введена пустая строка
HANDLE hIn = GetStdHandle (STD_INPUT_HANDLE);
HANDLE hOut = GetStdHandle (STD_OUTPUT_HANDLE);
if (hIn != INVALID_HANDLE_VALUE && hOut != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
DWORD dwCount;
TCHAR Buf [80];
TCHAR Prompt [] = _T("Input Text\n");
BOOL b = WriteConsole (hOut, Prompt, sizeof (Prompt)/ sizeof (TCHAR), &dwCount, 0);
while (1)
{
ReadConsole (hIn, Buf, sizeof (Buf), &dwCount, 0);
WriteConsole (hOut, Buf, dwCount, &dwCount, 0);
if (Buf [0] = = _T('\r') && Buf [1] = = _T('\n')
break;
}
}
Недостаток – есть эхо

РЕЖИМЫ РАБОТИ КОНСОЛИ
BOOL GetConsoleMode(HANDLE hConsoleHandle, LPDWORD lpMode);
ENABLE_ECHO_ІNPUT // отображение символов, которые вводятся;
ENABLE_LІNE_ІNPUT // ждет введа всей строки;
ENABLE_MOUSE_ІNPUT // реагирует на перемещение мышки;
ENABLE_ІNSERT_MODE // включен режим вставки (если
// исключен, то используется режим замены)
BOOL WINAPI SetConsoleMode(HANDLE hConsoleHandle, DWORD lpMode);

Режимы работы консоли. Пример
Пример1. Определить режимы по умолчанию
DWORD dwOldMode, dwNewMode;
BOOL b = GetConsoleMode (hIn, &dwOldMode);
Пример1. Отключить эхо и ожидания ввода всей строки
HANDLE hConsoleHandle = GetStdHandle (STD_INPUT_HANDLE);
DWORD dwState, dwOldState;
GetConsoleMode(hConsoleHandle, &dwState);
dwOldState= dwState;
dwState= dwState & ~( ENABLE_ECHO_INPUT| ENABLE_LINE_INPUT);
SetConsoleMode(hConsoleHandle, dwState);
….
SetConsoleMode(hConsoleHandle, dwOldState);

Файлы
HANDLE WINAPI CreateFile(
LPCTSTR lpFileName,
DWORD dwDesiredAccess,
DWORD dwShareMode, // 0
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, // 0
DWORD dwCreationDisposition,
DWORD dwFlagsAndAttributes, // 0
HANDLE hTemplateFile // 0
);
======================================================
lpFileName: MAX_PATH (260) – WinDefs.h (C:\ + 256 символів )
dwDesiredAccess GENERIC_READ, GENERIC_WRITE
dwShareMode FILE_SHARE_READ, FILE_SHARE_WRITE
dwCreationDisposition
CREATE_ALWAYS Creates a new file, always. If a file exists, the function overwrites the f.
CREATE_NEW Creates a new file. The function fails if a specified file exists.
OPEN_ALWAYS Opens a file, always. If a file does not exist, the function creates a f.
OPEN_EXISTING Opens a file. The function fails if the file does not exist.

Проверка целостности
Test.bat:
%1Add_Crc.exe %2
Запуск .bat файла из командной строки:
Test.bat C:\Study\ D:\Temp\lab1.dll
аналогичен следующему запуску Add_Crc.exe из командной строки:
C:\Study\Add_Crc.exe D:\Temp\lab1.dll

dllmain.cpp
#include "stdafx.h"
#include "tchar.h“
// After .dll will be created command file test.bat calls add_crc.exe.
// test.bat is placed in current Project Directory.
// add_crc.exe adds CRC in the end of .dll.
// add_crc.exe takes 1 argument: combination of path and name of .dll
// The CheckCRC does Cyclical Redundancy Check and compares result with last 4 bytes in the
// end of file. Returns false if DLL was substituted, otherwise returns true.
bool CheckCRC(HMODULE hMod)
{
DWORD crc=0,CRCtemplate;
DWORD High,Low, data,real;
TCHAR LibName[MAX_PATH];
GetModuleFileName(hMod,LibName,MAX_PATH);
HANDLE hFile=CreateFile(LibName,GENERIC_READ,FILE_SHARE_READ,0,OPEN_EXISTING,0,0);
if(hFile==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
_tprintf(_T("DLL not found during CheckCRC!")); return 0;
}

dllmain.cpp
// продолжение предыдущего слайда
Low=GetFileSize(hFile,&High);
int counter=(Low-4)/4;
int rem=Low%4;
for(int i=0;i
{
ReadFile(hFile,&data,4,&real,0);
crc=(crc+data)%0xffff;
}
ReadFile(hFile,&data,rem,&real,0);
crc=(crc+data)%0xffff;
ReadFile(hFile,&CRCtemplate,4,&real,0);
CloseHandle(hFile);
if (CRCtemplate==crc)
return true;
else
return false;
}

Файл dllmain.cpp. Точка входа в ДЛЛ.
// продолжение предыдущего слайда
BOOL APIENTRY DllMain( HMODULE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved )
{
switch (ul_reason_for_call)
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
if ( !CheckCRC(hModule) )
{
_tprintf(_T("CheckCRC returns FALSE!\n"));
return false;
}
else
{
_tprintf(_T("CheckCRC returns TRUE!\n"));
return true;
}
case DLL_THREAD_ATTACH:
case DLL_THREAD_DETACH:
case DLL_PROCESS_DETACH:
break;
}
return TRUE;
}

СРЕДА VІSUAL STUDІО И КОМАНДНЫЕ ФАЙЛЫ

……………………………..
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
// If DLL was substituted LoadLibrary returns NULL
hLib=LoadLibrary(_T("DLL_itself.dll"));
if(hLib==NULL)
{
_tprintf(_T("No Library Loaded\n"));
_getch();
return -2;
}
……………………………………………
Программа, загружающая DLL в динамическом режиме