DLL基础理论

DLL的优点
简单的说，dll有以下几个优点：

1)      节省内存。同一个软件模块，若是以源代码的形式重用，则会被编译到不同的可执行程序中，同时运行这些exe时这些模块的二进制码会被重复加载到内存中。如果使用dll，则只在内存中加载一次，所有使用该dll的进程会共享此块内存（当然，像dll中的全局变量这种东西是会被每个进程复制一份的）。

2)      便于不需编译的软件系统升级，若一个软件系统使用了dll，则该dll被改变（函数名不变）时，系统升级只需要更换此dll即可，不需要重新编译整个系统。事实上，很多软件都是以这种方式升级的。例如我们经常玩的星际、魔兽等游戏也是这样进行版本升级的。

3)      Dll库可以供多种编程语言使用，例如用c编写的dll可以在vb中调用。这一点上DLL还做得很不够，因此在dll的基础上发明了COM技术，更好的解决了一系列问题。

最简单的dll
开始写dll之前，你需要一个c/c++编译器和链接器，并关闭你的IDE。是的，把你的VC和C++ BUILDER之类的东东都关掉，并打开你以往只用来记电话的记事本程序。不这样做的话，你可能一辈子也不明白dll的真谛。我使用了VC自带的cl编译器和link链接器，它们一般都在vc的bin目录下。（若你没有在安装vc的时候选择注册环境变量，那么就立刻将它们的路径加入path吧）如果你还是因为离开了IDE而害怕到哭泣的话，你可以关闭这个页面并继续去看《VC++技术内幕》之类无聊的书了。

最简单的dll并不比c的helloworld难，只要一个DllMain函数即可，包含objbase.h头文件（支持COM技术的一个头文件）。若你觉得这个头文件名字难记，那么用windows.H也可以。源代码如下：dll_nolib.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       cout<<"Dll is attached!"<<endl;

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

       cout<<"Dll is detached!"<<endl;

       g_hModule=NULL;

       break;

    }

    return true;

}

其中DllMain是每个dll的入口函数，如同c的main函数一样。DllMain带有三个参数，hModule表示本dll的实例句柄（听不懂就不理它，写过windows程序的自然懂），dwReason表示dll当前所处的状态，例如DLL_PROCESS_ATTACH表示dll刚刚被加载到一个进程中，DLL_PROCESS_DETACH表示dll刚刚从一个进程中卸载。当然还有表示加载到线程中和从线程中卸载的状态，这里省略。最后一个参数是一个保留参数（目前和dll的一些状态相关，但是很少使用）。

从上面的程序可以看出，当dll被加载到一个进程中时，dll打印"Dll is attached!"语句；当dll从进程中卸载时，打印"Dll is detached!"语句。

编译dll需要以下两条命令：

cl /c dll_nolib.cpp

这条命令会将cpp编译为obj文件，若不使用/c参数则cl还会试图继续将obj链接为exe，但是这里是一个dll，没有main函数，因此会报错。不要紧，继续使用链接命令。

Link /dll dll_nolib.obj

这条命令会生成dll_nolib.dll。

注意，因为编译命令比较简单，所以本文不讨论nmake，有兴趣的可以使用nmake，或者写个bat批处理来编译链接dll。

加载DLL（显式调用）

使用dll大体上有两种方式，显式调用和隐式调用。这里首先介绍显式调用。编写一个客户端程序：dll_nolib_client.cpp

#include <windows.h>

#include <iostream.h>

int main(void)

{

    //加载我们的dll

    HINSTANCE hinst=::LoadLibrary("dll_nolib.dll");

    if (NULL != hinst)

    {

       cout<<"dll loaded!"<<endl;

    }

    return 0;

}

注意，调用dll使用LoadLibrary函数，它的参数就是dll的路径和名称，返回值是dll的句柄。 使用如下命令编译链接客户端：

Cl dll_nolib_client.cpp

并执行dll_nolib_client.exe，得到如下结果：

Dll is attached!

dll loaded!

Dll is detached!

以上结果表明dll已经被客户端加载过。但是这样仅仅能够将dll加载到内存，不能找到dll中的函数。

使用dumpbin命令查看DLL中的函数

Dumpbin命令可以查看一个dll中的输出函数符号名，键入如下命令：

Dumpbin –exports （#add /exports亦可) dll_nolib.dll

通过查看，发现dll_nolib.dll并没有输出任何函数。

如何在dll中定义输出函数

总体来说有两种方法，一种是添加一个def定义文件，在此文件中定义dll中要输出的函数；第二种是在源代码中待输出的函数前加上__declspec(dllexport)关键字。

Def文件
首先写一个带有输出函数的dll，源代码如下：dll_def.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

void FuncInDll (void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

这个dll的def文件如下：dll_def.def

;

; dll_def module-definition file

;

LIBRARY         dll_def.dll

DESCRIPTION     '(c)2007-2009 Wang Xuebin'

EXPORTS

                FuncInDll @1 PRIVATE

你会发现def的语法很简单，首先是LIBRARY关键字，指定dll的名字；然后一个可选的关键字DESCRIPTION，后面写上版权等信息（不写也可以）；最后是EXPORTS关键字，后面写上dll中所有要输出的函数名或变量名，然后接上@以及依次编号的数字（从1到N），最后接上修饰符。

用如下命令编译链接带有def文件的dll：

Cl /c dll_def.cpp

Link /dll dll_def.obj /def:dll_def.def

再调用dumpbin查看生成的dll_def.dll：

Dumpbin –exports dll_def.dll

得到如下结果：

Dump of file dll_def.dll

File Type: DLL

 Section contains the following exports for dll_def.dll

           0 characteristics

    46E4EE98 time date stamp Mon Sep 10 15:13:28 2007

        0.00 version

           1 ordinal base

           1 number of functions

           1 number of names

    ordinal hint RVA      name

          1    0 00001000 FuncInDll

 Summary

        2000 .data

        1000 .rdata

        1000 .reloc

        6000 .text

观察这一行

          1    0 00001000 FuncInDll

会发现该dll输出了函数FuncInDll。

显式调用DLL中的函数

写一个dll_def.dll的客户端程序：dll_def_client.cpp

#include <windows.h>

#include <iostream.h>

int main(void)

{

    //定义一个函数指针

    typedef void (* DLLWITHLIB )(void);

    //定义一个函数指针变量

    DLLWITHLIB pfFuncInDll = NULL;

    //加载我们的dll

    HINSTANCE hinst=::LoadLibrary("dll_def.dll");

    if (NULL != hinst)

    {

       cout<<"dll loaded!"<<endl;

    }

    //找到dll的FuncInDll函数

    pfFuncInDll = (DLLWITHLIB)GetProcAddress(hinst, "FuncInDll");

    //调用dll里的函数

    if (NULL != pfFuncInDll)

    {

       (*pfFuncInDll)();  

    }

    return 0;

}

有两个地方值得注意，第一是函数指针的定义和使用，不懂的随便找本c++书看看；第二是GetProcAddress的使用，这个API是用来查找dll中的函数地址的，第一个参数是DLL的句柄，即LoadLibrary返回的句柄，第二个参数是dll中的函数名称，即dumpbin中输出的函数名（注意，这里的函数名称指的是编译后的函数名，不一定等于dll源代码中的函数名）。

编译链接这个客户端程序，并执行会得到：

dll loaded!

FuncInDll is called!

这表明客户端成功调用了dll中的函数FuncInDll。

__declspec(dllexport)

为每个dll写def显得很繁杂，目前def使用已经比较少了，更多的是使用__declspec(dllexport)在源代码中定义dll的输出函数。

Dll写法同上，去掉def文件，并在每个要输出的函数前面加上声明__declspec(dllexport)，例如：

__declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

这里提供一个dll源程序dll_withlib.cpp，然后编译链接。链接时不需要指定/DEF:参数，直接加/DLL参数即可，

Cl /c dll_withlib.cpp

Link /dll dll_withlib.obj

然后使用dumpbin命令查看，得到：

1    0 00001000 ?FuncInDll@@YAXXZ

可知编译后的函数名为?FuncInDll@@YAXXZ，而并不是FuncInDll，这是因为c++编译器基于函数重载的考虑，会更改函数名，这样使用显式调用的时候，也必须使用这个更改后的函数名，这显然给客户带来麻烦。为了避免这种现象，可以使用extern “C”指令来命令c++编译器以c编译器的方式来命名该函数（#add extern “C”不是必须，但为了支持多语言一般采用此形式，但如果有重载函数要导出则不用extern “C”）。修改后的函数声明为：

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

dumpbin命令结果：

1    0 00001000 FuncInDll

这样，显式调用时只需查找函数名为FuncInDll的函数即可成功。

extern “C”
使用extern “C”关键字实际上相当于一个编译器的开关，它可以将c++语言的函数编译为c语言的函数名称。即保持编译后的函数符号名等于源代码中的函数名称。

隐式调用DLL

显式调用显得非常复杂，每次都要LoadLibrary，并且每个函数都必须使用GetProcAddress来得到函数指针，这对于大量使用dll函数的客户是一种困扰。而隐式调用能够像使用c函数库一样使用dll中的函数，非常方便快捷。

下面是一个隐式调用的例子：dll包含两个文件dll_withlibAndH.cpp和dll_withlibAndH.h。

代码如下：dll_withlibAndH.h

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void);

dll_withlibAndH.cpp

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

#include "dll_withLibAndH.h"//看到没有，这就是我们增加的头文件

extern "C" __declspec(dllexport) void FuncInDll (void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

编译链接命令：

Cl /c dll_withlibAndH.cpp

Link /dll dll_withlibAndH.obj

在进行隐式调用的时候需要在客户端引入头文件，并在链接时指明dll对应的lib文件（dll只要有函数输出，则链接的时候会产生一个与dll同名的lib文件）位置和名称。然后如同调用api函数库中的函数一样调用dll中的函数，不需要显式的LoadLibrary和GetProcAddress。使用最为方便。客户端代码如下：dll_withlibAndH_client.cpp

#include "dll_withLibAndH.h"

//注意路径，加载 dll的另一种方法是 Project | setting | link 设置里

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

int main(void)

{

    FuncInDll();//只要这样我们就可以调用dll里的函数了

    return 0;

}

__declspec(dllexport)和__declspec(dllimport)配对使用

上面一种隐式调用的方法很不错，但是在调用DLL中的对象和重载函数时会出现问题。因为使用extern “C”修饰了输出函数，因此重载函数肯定是会出问题的，因为它们都将被编译为同一个输出符号串（c语言是不支持重载的）。

事实上不使用extern “C”是可行的，这时函数会被编译为c++符号串，例如（?FuncInDll@@YAXH@Z、 ?FuncInDll@@YAXXZ），当客户端也是c++时，也能正确的隐式调用。

这时要考虑一个情况：若DLL1.CPP是源，DLL2.CPP使用了DLL1中的函数，但同时DLL2也是一个DLL，也要输出一些函数供Client.CPP使用。那么在DLL2中如何声明所有的函数，其中包含了从DLL1中引入的函数，还包括自己要输出的函数。这个时候就需要同时使用__declspec(dllexport)和__declspec(dllimport)了。前者用来修饰本dll中的输出函数，后者用来修饰从其它dll中引入的函数。

所有的源代码包括DLL1.H，DLL1.CPP，DLL2.H，DLL2.CPP，Client.cpp。源代码可以在下载的包中找到。你可以编译链接并运行试试。

值得关注的是DLL1和DLL2中都使用的一个编码方法，见DLL2.H

#ifdef DLL_DLL2_EXPORTS

#define DLL_DLL2_API __declspec(dllexport)

#else

#define DLL_DLL2_API __declspec(dllimport)

#endif

DLL_DLL2_API void FuncInDll2(void);

DLL_DLL2_API void FuncInDll2(int);

在头文件中以这种方式定义宏DLL_DLL2_EXPORTS和DLL_DLL2_API，可以确保DLL端的函数用__declspec(dllexport)修饰，而客户端的函数用__declspec(dllimport)修饰。当然，记得在编译dll时加上参数/D “DLL_DLL2_EXPORTS”，或者干脆就在dll的cpp文件第一行加上#define DLL_DLL2_EXPORTS。

VC生成的代码也是这样的！事实证明，我是抄袭它的，hoho！

DLL中的全局变量和对象

解决了重载函数的问题，那么dll中的全局变量和对象都不是问题了，只是有一点语法需要注意。如源代码所示：dll_object.h

#ifdef DLL_OBJECT_EXPORTS

#define DLL_OBJECT_API __declspec(dllexport)

#else

#define DLL_OBJECT_API __declspec(dllimport)

#endif

DLL_OBJECT_API void FuncInDll(void);

extern DLL_OBJECT_API int g_nDll;

class DLL_OBJECT_API CDll_Object {

public:

    CDll_Object(void);

    show(void);

    // TODO: add your methods here.

};

Cpp文件dll_object.cpp如下：

#define DLL_OBJECT_EXPORTS

#include <objbase.h>

#include <iostream.h>

#include "dll_object.h"

DLL_OBJECT_API void FuncInDll(void)

{

    cout<<"FuncInDll is called!"<<endl;

}

DLL_OBJECT_API int g_nDll = 9;

CDll_Object::CDll_Object()

{

    cout<<"ctor of CDll_Object"<<endl;

}

CDll_Object::show()

{

    cout<<"function show in class CDll_Object"<<endl;

}

BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule, DWORD dwReason, void* lpReserved)

{

    HANDLE g_hModule;

    switch(dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

       g_hModule = (HINSTANCE)hModule;

       break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        g_hModule=NULL;

        break;

    }

    return TRUE;

}

编译链接完后Dumpbin一下，可以看到输出了5个符号：

1    0 00001040 ??0CDll_Object@@QAE@XZ

 2    1 00001000 ??4CDll_Object@@QAEAAV0@ABV0@@Z

 3    2 00001020 ?FuncInDll@@YAXXZ

 4    3 00008040 ?g_nDll@@3HA

 5    4 00001069 ?show@CDll_Object@@QAEHXZ

它们分别代表类CDll_Object，类的构造函数，FuncInDll函数，全局变量g_nDll和类的成员函数show。下面是客户端代码：dll_object_client.cpp

#include "dll_object.h"

#include <iostream.h>

//注意路径，加载 dll的另一种方法是 Project | setting | link 设置里

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

int main(void)

{

    cout<<"call dll"<<endl;

    cout<<"call function in dll"<<endl;

    FuncInDll();//只要这样我们就可以调用dll里的函数了

    cout<<"global var in dll g_nDll ="<<g_nDll<<endl;

    cout<<"call member function of class CDll_Object in dll"<<endl;

    CDll_Object obj;

    obj.show();

    return 0;

}

运行这个客户端可以看到：

call dll

call function in dll

FuncInDll is called!

global var in dll g_nDll =9

call member function of class CDll_Object in dll

ctor of CDll_Object

function show in class CDll_Object

可知，在客户端成功的访问了dll中的全局变量，并创建了dll中定义的C++对象，还调用了该对象的成员函数。

中间的小结
牢记一点，说到底，DLL是对应C语言的动态链接技术，在输出C函数和变量时显得方便快捷；而在输出C++类、函数时需要通过各种手段，而且也并没有完美的解决方案，除非客户端也是c++。

记住，只有COM是对应C++语言的技术。

下面开始对各各问题一一小结。

显式调用和隐式调用
何时使用显式调用？何时使用隐式调用？我认为，只有一个时候使用显式调用是合理的，就是当客户端不是C/C++的时候。这时是无法隐式调用的。例如用VB调用C++写的dll。（VB我不会，所以没有例子）（#add 隐式调用一次把所有函数都会导入，这也许是其缺点，因有时候并不需要全部导入。）

Def和__declspec(dllexport)
其实def的功能相当于extern “C” __declspec(dllexport)，所以它也仅能处理C函数，而不能处理重载函数。而__declspec(dllexport)和__declspec(dllimport)配合使用能够适应任何情况，因此__declspec(dllexport)是更为先进的方法。所以，目前普遍的看法是不使用def文件，我也同意这个看法。

从其它语言调用DLL
从其它编程语言中调用DLL，有两个最大的问题，第一个就是函数符号的问题，前面已经多次提过了。这里有个两难选择，若使用extern “C”，则函数名称保持不变，调用较方便，但是不支持函数重载等一系列c++功能；若不使用extern “C”，则调用前要查看编译后的符号，非常不方便。

第二个问题就是函数调用压栈顺序的问题，即__cdecl和__stdcall的问题。__cdecl是常规的C/C++调用约定，这种调用约定下，函数调用后栈的清理工作是由调用者完成的。__stdcall是标准的调用约定，即这些函数将在返回到调用者之前将参数从栈中删除。

这两个问题DLL都不能很好的解决，只能说凑合着用。但是在COM中，都得到了完美的解决。所以，要在Windows平台实现语言无关性，还是只有使用COM中间件。

总而言之，除非客户端也使用C++，否则dll是不便于支持函数重载、类等c++特性的。DLL对c函数的支持很好，我想这也是为什么windows的函数库使用C加dll实现的理由之一。

在VC中编写DLL
在VC中创建、编译、链接dll是非常方便的，点击fileNewProjectWin32 Dynamic-Link Library，输入dll名称dll_InVC然后点击确定。然后选择A DLL that export some symbols，点击Finish。即可得到一个完整的DLL。

 

 

附：DEF文件格式：

 

def文件的规则为：

　　(1)LIBRARY语句说明.def文件相应的DLL；

　　(2)EXPORTS语句后列出要导出函数的名称。可以在.def文件中的导出函数名后加@n，表示要导出函数的序号为n（在进行函数调用时，这个序号将发挥其作用）；

　　(3).def 文件中的注释由每个注释行开始处的分号 (;) 指定，且注释不能与语句共享一行。

导出 definitions 的语法为：

 

EXPORTS
entryname[=internalname] [@ordinal [NONAME]] [PRIVATE] [DATA]

 

entryname 是要导出的函数名或变量名.这是必选项.如果导出的名称与 DLL 中的名称不同,则通过 internalname 指定 DLL 中导出的名称.例如,如果 DLL 导出函数 func1(),要将它用作 func2(),则应指定：

EXPORTS
func2=func1

@ordinal 允许指定是序号而不是函数名将进入 DLL 的导出表.这有助于最小化 DLL 的大小..LIB 文件将包含序号与函数之间的映射,这使您得以像通常在使用 DLL 的项目中那样使用函数名.

可选的 NONAME 关键字允许只按序号导出,并减小结果 DLL 中导出表的大小.但是,如果要在 DLL 上使用 GetProcAddress,则必须知道序号,因为名称将无效.

可选的 PRIVATE 关键字禁止将 entryname 放到由 LINK 生成的导入库中.它对同样是由 LINK 生成的图像中的导出无效.

可选的 DATA 关键字指定导出的是数据,而不是代码.例如,可以导出数据变量,如下所示：

EXPORTS
i DATA

 

当对同一导出使用 PRIVATE 和 DATA 时,PRIVATE 必须位于 DATA 的前面.

 

DLL的种类

　　微软的Visual C++支持三种DLL，它们分别是Non-MFC Dll（非MFC动态库）、Regular Dll（常规DLL）、ExteNSion Dll（扩展DLL）。

　　1、Non-MFCDLL（非MFC动态库）

　　这种动态链接库指的是不用MFC的类库结构，直接用C语言写的DLL(#add DllMain可有，也可没有)，其导出的函数是标准的C接口，能被非MFC或MFC编写的应用程序所调用。如果建立的DLL不需要使用MFC，那么应该建立Non-MFCDLL，因为使用MFC会增大用户库的大小，从而浪费用户的磁盘和内存空间。

　　2、RegularDLL（常规DLL）

　　这种动态链接库和下述的ExtensionDll一样，是用MFC类库编写的，它的一个明显的特点是在源文件里有一个继承CWinApp的类（注意：此类DLL虽然从CWinApp派生，但没有消息循环）,被导出的函数是C函数、C++类或者C++成员函数(#add 应该有错，常规dll只能导出c函数，不能导出C++类、成员函数、重载函数)（注意不要把术语C++类与MFC的微软基础C++类相混淆），调用常规DLL的应用程序不必是MFC应用程序，只要是能调用类C函数的应用程序就可以，它们可以是在VisualC++、Delphi、VisualBasic、BorlandC等编译环境下利用DLL开发应用程序。常规DLL又可细分成静态链接到MFC和动态链接到MFC两种：

　　（1）静态连接到MFC的动态连接库只被VC的专业般和企业版所支持。该类DLL里的输出函数可以被任意Win32程序使用，包括使用MFC的应用程序。输出函数有如下形式：

　　extern"C"EXPORTYourExportedFunction();

　　如果没有extern"C"修饰，输出函数仅仅能从C++代码中调用。

　　（2）动态链接到MFC的常规DLL里的输出函数可以被任意Win32程序使用，包括使用MFC的应用程序。所有从DLL输出的函数应该以如下语句开始：

　　AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState())

　　此语句用来正确地切换MFC模块状态。

　　3、ExtensionDll（扩展DLL）

　　这种动态链接库是使用MFC的动态链接版本所创建的，并且它只被用MFC类库所编写的应用程序所调用。例如你已经创建了一个从MFC的CtoolBar类的派生类用于创建一个新的工具栏，为了导出这个类，你必须把它放到一个MFC扩展的DLL中。扩展DLL和常规DLL不一样，它没有一个从CWinApp继承而来的类的对象，所以，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。与常规DLL相比，扩展的DLL有如下不同点：

　　1)它没有一个从CWinApp派生的对象；

　　2)它必须有一个DLLMain函数；

　　3)DLLMain调用AfxInitExtensionModule函数，必须检查该函数的返回值，如果返回0，DLLMmain也返回0；　　

      4)如果它希望输出CRuntimeClass类型的对象或者资源(Resources)，则需要提供一个初始化函数来创建一个CDynLinkLibrary对象。并且，有必要把初始化函数输出；

　   5)使用扩展DLL的MFC应用程序必须有一个从CWinApp派生的类，而且，一般在InitInstance里调用扩展DLL的初始化函数。