动态链接库

1、动态链接库概述

动态链接库一直就是Windows操作系统的基础。动态链接库通常都不能直接运行，也不能接收消息。它们是一些独立的文件，其中包含能被可执行程序或其他DLL调用来完成某项工作的函数。只有在其他模块调用动态链接库中的函数时，它才发挥作用。在实际编程时，我们可以把完成某种功能的函数放在一个动态链接库中，然后供给其他程序调用Windows API中的所有函数都包含在DLL中，其中有3个最重要的DLL

Kernel32.dll：包含那些用于管理内存、进程和线程的函数

User32.dll：包含那些用于执行用户界面任务的函数

GDI32.dll：包含那些用于画图和显示文本的函数

1.1、静态库与动态库

静态库：函数和数据被编译进一个二进制文件（扩展名.lib）。在使用静态库的情况下，在编译链接可执行文件时，链接器从库中复制这些函数和数据并把它们和应用程序的其他模块组合起来创建最终的可执行文件（.exe文件）。当发布产品时，只需要发布这个可执行文件，并不需要发布使用的静态库

动态库：在使用动态库时，往往提供两个文件：一个引入库（.lib）文件和一个DLL（.dll）文件。虽然引入库文件的后缀名也是“lib”，但是，动态链接库的引入库文件和静态库文件有着本质的区别，对一个DLL来说，其引入库文件（.lib）包含该DLL导出的函数和变量的符号名，而.dll文件包含该DLL实际的函数和数据。在使用动态库的情况下，在编译链接可执行文件时，只需要链接该DLL的引入库文件，该DLL中的函数代码和数据并不复制到可执行文件中，直到可执行程序运行时，才去加载所需的DLL，将该DLL映射到进程的地址空间中，然后访问DLL中导出的函数。这时，在发布产品时，除了发布可执行文件意外，同时还要发布该程序将要调用的动态链接库

1.2、使用动态链接库的好处

1、可以采用多种语言来编写

2、增强产品的功能

3、提供二次开发的平台

4、简化项目管理

5、可以节省磁盘空间和内存

当进程被加载时，系统为它分配一个4GB的地址空间，接着分析该可执行模块，找到该程序要调用哪些DLL，然后系统搜索这些DLL，找到后就加载它们，并为它们分配虚拟的内存空间，然后将DLL的页面映射到调用进程的地址空间。在内存中，只需要存在一份DLL 的代码和数据。多个进程可以共享DLL的同一份代码，这样就可以节省内存空间

6、有助于资源的共享

7、有助于实现应用程序的本地化

1.3、动态链接库的加载

在程序中，有以下两种加载动态链接库的方式：

隐式加载

显式加载

2、Win32DLL的创建和使用

工程：Win32Dynamic-Link Library

2.1、Dumpbin命令

应用程序如果要访问某个DLL中的函数，那么该函数必须是已经导出的函数。为了查看一个DLL中有哪些导出函数，可以利用Visual Stidio提供的命令行工具：Dumpbin命令来实现

如果想要查看一个DLL提供的导出函数，可以使用/EXPORTS选项来运行Dumpbin命令。

2.2、从DLL中导出函数

为了让DLL导出一些函数，需要在每一个将要被导出的函数前面添加标识符：_declspec(dllexport)

Dumpbin命令的输出信息：

oradinal：导出函数的序号

hint：提示码

RVA：导出函数在DLL模块中的位置,通过该地址值，可以在DLL中找到它们

name：导出函数的名称

C++支持函数重载，对于重载的多个函数来说，其函数名都是一样的，为了加以区分，在编译链接时，C++会按照自己的规则纂改函数的名称，这一过程称为“名字改编”。不同的编译器会采用不同的规则进行名字改编，这样的话，利用不同C++编译器生成的程序在调用对方提供的函数时，可能会出现问题

3、隐式链接方式加载DLL

3.1、利用extern声明外部函数

在调用DLL中的函数之前，为了让编译器知道这两个函数，需要对这两个函数作一个声明，前面加上extern关键字表明函数是在外部定义的

为了让链接器找到定义在DLL中的函数是在哪个地方实现的，需要利用动态链接库的引入库文件。把.lib文件复制到工程所在目录下，该目录包含了.dll中导出函数的符号名。然后在工程中，选择Project\Setting菜单命令，打开工程设置对话框，选择link选项卡，在“Object/library modules”选项编辑框中输入.lib文件的文件名

当应用程序需要调用某个动态链接库提供的函数时，在程序链接时只需要包含该动态链接库提供的输入库文件就可以了。在引入库文件中并没有包含实际的代码，它只是用来为链接程序提供必要的信息，以便在可执行文件中建立动态链接时需要用到的重定位表。

我们也可以查看可执行程序的输入信息，以及其加载的DLL信息，这同样要利用dumpbin 命令的imports选项来实现。

动态链接库的搜索顺序：

程序的执行目录

当前目录

系统目录

path环境变量所列出的目录

为了让可执行文件能够正常执行，就必须让加载模块能够找到该应用程序所需的所有动态链接库，如果加载模块未能找到其中的一个动态链接库，可执行程序将中止运行

3.2、使用_declspec(dllimport)声明外部函数

除了使用extern关键字表明函数是外部定义的之外，还可以使用标识符：_declspec(dllimport)来表明函数是从动态链接库引入的

4、完善Win32DLL

一个DLL实现之后，通常都会交给客户程序，以便后者能访问该DLL。通常在编写动态链接库时，都会提供一个头文件，在此文件中提供DLL导出函数的声明，以及函数有关注释文档

5、从DLL中导出C++类

在一个动态链接库中可以导出C++类。为了从动态链接库中导出一个类，需要在class关键字和类名之间加入导出标识符，这样就可以导出整个类了。在访问该类的函数时，仍受限于函数自身的访问权限

在实现动态链接库时，可以不导出整个类，而只导出该类中的某些函数。这时，要把导出标识符放在要导出的成员函数的声明处。

动态链接库导出整个类和仅导出该类的某些成员函数在实现方式上的区别：如果在声明类时，指定了导出标志，那么该类中的所有函数都将被导出，否则，只有那些声明时指定了导出标志的类成员函数才被导出。但对这两种情况生成的DLL，客户端程序在访问上是没有区别的，都是先构造该类的一个对象，然后利用该对象访问该类的成员函数。

6、解决名字改编问题

C++编译器在生成DLL时，会对导出的函数进行名字改编，并且不同的编译器使用的改编规则不一样。这样，如果利用不同的编译器分别生成DLL和访问该DLL的客户端程序的话，后者在访问该DLL的导出函数时就会出现问题

为了实现动态链接库文件在编译时，导出函数的名称不发生改变，在定义导出函数时，需要加上限定符：extern“C”

利用限定符extern“C”可以解决C++和C语言之间相互调用时函数命名的问题。但是这种方法有一个缺陷，就是不能用于导出一个类的成员函数，只能用于导出全局函数这种情况

另外，如果导出函数的调用约定发生了改变，那么即使使用了限定符extern“C”，该函数的名字仍会发生改编

调用约定：_stdcall标准调用约定，C调用约定

可以通过模块定义文件（DEF）的方式来解决名字改编问题：

为工程添加模块定义文件，其后缀名为：def。添加方法有多种：

创建一个空的文本文件，并将文件命名为：DLL工程名.def。然后回到VC开发界面，将该文件添加到DLL工程中，添加方法是：选择project/add to project/files菜单项，把模块定义文件添加到工程中

模块定义文件的内容：

LIBRARY DLL2

EXPORTS

add

其中LIBRARY语句用来指定动态链接库的内部名称，该名称与生成的动态链接库的工程名一致，这句代码不是必须的。EXPORTS语句的作用是表明将要导出的函数，以及为这些导出函数指定的符号名。当链接器在链接时，会分析这个DEF文件，当发现在EXPORTS语句下面有add这个符号名，并且与源文件中定义的函数的名字是一样的时候，它就会以add 这个符号名导出相应的函数。如果将要导出的符号名和源文件中定义的符号名不一样，则采用下述语法指定导出函数

entryname=internalname

其中entername项是导出的符号名，internalname项是DLL中将要导出的函数的名字

7、显式加载方式加载DLL

7.1、LoadLibrary

使用动态方式加载动态链接库时，需要用到LoadLibrary函数。该函数的作用是将指定的可执行模块映射到调用进程的地址空间。LoadLibrary函数的原型声明如下：

HMODUAL LoadLibrary（LPCTSTR lpFileName）

LoadLibrary函数不仅能够加载DLL（.dll）还可以加载可执行模块（.exe）

LoadLibrary函数有一个字符串类型的参数，该参数指定了可执行模块的名称，既可以是一个.dll文件，也可以是一个.exe文件。如果调用成功，LoadLibrary函数将返回所加载的那个模块的句柄

当获取到动态链接库模块的句柄后，接下来就该获取动态链接库中导出函数的地址，这可以通过GetProcAddress函数来实现。该函数用来获取DLL导出函数的地址，其原型声明如下：FARPROC GetProcAddress（HMODULE hModule,LPCSTR lpProcName）

hModule：指定动态链接库模块的句柄

lpProcName：指定DLL导出函数的名字或函数的序号

如果调用成功，GetProcAddress函数返回指定导出函数的地址，否则返回NULL

函数调用完毕后，使用FreeLibrary()卸载DLL文件。

FreeLibrary(hDll);

动态加载DLL时，客户端程序不再需要包含导出函数声明的头文件和引入库文件，只需要.dll文件既可

动态加载和隐式链接这两种加载DLL的方式各有优点：如果采用动态加载方式，那么可以在需要时才加载DLL，而隐式链接方式实现起来比较简单，在编写客户端代码时就可以把链接工作做好，在程序中可以随时调用DLL导出的函数。但是如果程序需要访问很多个DLL，如果都采用隐式链接方式加载的话，那么在该程序启动时，这些DLL都需要被加载到内存中，并映射到调用进程的地址空间，这样将加大程序的启动时间。而且，一般来说，在程序运行过程中只是在某些条件满足时才需要访问某个DLL中的函数，资源浪费情况比较严重。在这种情况下，就可以采用动态加载的方式访问DLL，在需要时才加载所需的DLL。实际上，采用隐式链接方式访问DLL时，在程序启动时也是通过调用LoadLibrary函数加载该进程需要的动态链接库的

另外，当采用动态方式加载DLL时，在客户端程序中将不能看到调用该DLL的输入信息了7.2、调用约定

当DLL中导出函数采用的是标准调用约定时，访问该DLL的客户端程序也应该采用该约定类型来访问相应的导出函数

8、DllMain函数

对可执行模块来说，其入口函数是WinMain，而对DLL来说，其入口函数是DllMain，但该函数是可选的。如果提供了DllMain函数，那么当系统加载该DLL时，就会调用该函数9、DLL的分类

VC++支持三种DLL，它们分别是Non-MFC Dll、Regular Dll、Extension Dll

Non-MFC Dll（非MFC动态库）：这种动态链接库没有采用MFC的类结构，而是直接用C++语言编写的DLL。它的导出函数是标准的C接口，能被MFC和非MFC编写的应用程序调用。相比MFC类库编写的DLL，它占用很少的磁盘和内存空间

Regular DLL（常规DLL）：用MFC类库编写的，它的一个明显的特征是，在源文件里有一个继承自CWinApp的类，导出的对象可以是C函数、C++类或者C++成员函数。只要应用程序可以调用C函数，它就可以调用常规DLL。

常规DLL可分为两种：静态链接到MFC的常规DLL和动态链接到MFC的常规DLL。二者的区别是：前者使用的是MFC的静态链接库，生成的DLL文件长度大；后者采用MFC的动态链接库，生成的DLL文件长度小

Extension DLL（扩展DLL）：由MFC的动态链接库版本创建，且只能被使用MFC类库编写

的应用程序调用。它没有一个从WinApp继承而来的类的对象。开发人员必须在DLL中的DllMain函数添加初始化代码和结束代码