你所不知道的C和C++运行库

                                       你所不知道的C和C++运行库

　　 周五晚，小雨，少见的未加班。无聊，遂准备写一篇博客，介绍一下C和C++运行库，只因发现工作几年的人对此一知半解的大有人在。
　　
　　在使用VC构建项目时，经常会遇到下面的链接错误：

                   

　　初学者面对这些错误常常不知所错：libcmt.lib是什么东西？msvcrtd.dll又是干吗用的？在使用VC++时我们也常常对下面的运行库配置项感到疑惑，它们到底究竟是什么意思呢？甚至一些工作了很多年的程序员也对此一知半解。今天让我们来了解一下它们。
    

从C和C++运行库说起

　　为了提高C语言的开发效率，C标准定义了一系列常用的函数，称为C库函数。C标准仅仅定义了函数原型，并没有提供实现。因此这个任务留给了各个支持C语言标准的编译器。每个编译器通常实现了标准C的超集，称为C运行时库(C Run Time Libray) ，简称CRT。对于VC++编译器来说，它提供的CRT库支持C标准定义的标准C函数，同时也有一些专门针对windows系统特别设计的函数。
　　与C语言类似，C++也定义了自己的标准，同时提供相关支持库，我们把它称为C++运行时库或C++标准库。
　　由于C++对C的兼容性，C++标准库包括了C标准库，除此之外还包括IO流和标准模板库STL。

VC++在何处实现C和C++运行库

　　VC++完美的支持C和C++标准，因此也就按照C和C++的标准定义的函数原型实现了上述运行时库。为了方便有不同需求的客户的使用，VC++分别实现了动态链接库DLL版本和静态库LIB版本。同时为了支持程序调试且不影响程序的性能，又分别提供了对应的调试版本。调试版本的名称在Release版本名称后添了字母d。

　　对于C运行时库CRT，VC6.0、VC2005、VC2008和VC2010均提供了DLL版本和LIB版本。上述各个编译器提供的LIB版的CRT库，均实现在libcmt.lib。对应的调试版名称为libcmtd.lib。

　　而DLL版本名称根据编译器不同而不同，我们可以从名称上加以分辨。
　　VC6.使用的CRT库的DLL版本在MSVCRT.DLL中实现， 对应调试版本为MSVCRTD.LIB。
　　VC2005使用的CRT库的DLL版本在MSVCR80.DLL中实现，对应调试版本为MSVCR80.DLL。
　　VC2008使用的CRT库的DLL版本在MSVCR90.DLL中实现，对应调试版本为MSVCR90D.DLL。
　　VC2010使用的CRT库的DLL版本在MSVCR100.DLL中实现，对应调试版本为MSVCR100D.DLL。

　　C++标准兼容C标准，但VC各版本将C++编译器使用的C标准库与C编译器使用的C运行库一起实现，它们使用相同的运行库。

　　对于C++标准库中的IO流和STL，VC6.0、VC2005、VC2008和VC2010也提供了DLL版本和LIB版本。
　　LIB版均实现在libcpmt.lib中，对应的调试版本为libcpmtd.lib。

　　不同版本的编译器实现的DLL也不相同。
　　VC6.使用的C++类库的 DLL版本在MSVCP60.DLL中实现， 对应调试版本为MSVCP60D.LIB。
　　VC2005使用的C++类库的DLL版本在MSVCP80.DLL中实现，对应调试版本为MSVCP80.DLL。
　　VC2008使用的C++类库的 DLL版本在MSVCP90.DLL中实现，对应调试版本为MSVCP90D.DLL。
　　VC2010使用的C++类库的DLL版本在MSVCP100.DLL中实现，对应调试版本为MSVCP100D.DLL。

　　在各个版本的编译器中，我们可以通过配置选项来设置程序使用的C和C++运行时库的类型。如下图(其他版本编译器大同小异)：
　　
   
　　MT选项：链接LIB版的C和C++运行库。在链接时就会在将C和C++运行时库集成到程序中成为程序中的代码，程序体积会变大。
　　MTd选项：LIB的调试版。
　　MD选项：使用DLL版的C和C++运行库，这样在程序运行时会动态的加载对应的DLL，程序体积会减小，缺点是在系统没有对应DLL时程序无法运行。
　　MDd选项：表示使用DLL的调试版。
　　在 《由使用LeakDialog时遇到的问题而引出的一些分析》 这篇文章中的实验一，使用VC6.0的默认配置没有拦截到内存泄露。其原因是VC6.0的控制台项目默认配置是静态链接CRT库（单线程版，后面会介绍）。

动态版（DLL）和静态版（LIB）C和C++运行库的优缺点

　　因为静态版必须把C和C++运行库复制到目标程序中，所以产生的可执行文件会比较大。同时对于使用多个模块的大型软件来说，如果每个模块均选择静态链接C或C++运行库，在程序运行时就会存在多个运行库。在链接时也会出现重复定义的问题，如文章首第一张图所示。
　　使用DLL版的C和C++运行库，程序在运行时动态的加载对应的DLL。程序体积变小，但一个很大的问题就是一旦找不到对应DLL,程序将无法运行。假设使用VC6.0并选择使用MD选项构建，那么当用户使用VC2005来使用这个DLL时很可能出现找不到MSVCRT.DLL或MSVCP60.DLL的情况。

　　在这里介绍一个很好的工具：Dependency Walker，可以用来分析DLL的依赖关系，同时查看DLL导出的函数，使用方法请Google。
　　使用该工具打开MSVCRT.DLL，如下图：
   
　　我们可以在其中找到我们经常使用使用的C函数，如printf ,getchar,malloc等。
　　打开MSVCP100.DLL，也可以找到这些C函数：

    
　　在开发的过程中我们也会遇到如下图的链接错误，LIBCD.lib究竟是何方神圣呢？

                         
　　它其实是LIBC.lib的调试版，而LIBC.lib是只有在VC6.0才会使用的静态库，该库是CRT的单线程版，用于支持单线程版本的CRT。VC2005等更高版本的编译器已经不再提供单线程版本，转而使用多线程版的MSVCR80.DLL或libcmt.lib。

　　当遇到上述符号定义冲突的链接错误时，可以选择忽略libcd.lib。

2014.2.28 于浙江杭州