MinGW gcc 生成动态链接库 dll 的一些问题汇总
网络上关于用 MinGW gcc 生成动态链接库的文章很多。介绍的方法也都略有不同。这次我在一个项目上刚好需要用到，所以就花了点时间将网上介绍的各种方法都实验了一遍。另外，还根据自己的理解试验了些网上没有提到的方法。这里，我就将这两天获得的成果总结一下。
首先说一下我的开发环境：
gcc version 4.9.2 (Rev1, Built by MSYS2 project)
Target: i686-w64-mingw32
Thread model: posix
--disable-sjlj-exceptions --with-dwarf2
另外，为了试验生成的 dll 是否通用。测试代码时还用到了 Visual Stdio 2010。
在试验一种新的功能时，我一般会从最简单的代码开始。
//dlltest.c
int Double(int x)
{
return x * 2;
}
下面的命令行将这个代码编译成 dll。
gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--out-implib,dlltest.lib其中 -shared 告诉gcc dlltest.c 文件需要编译成动态链接库。-Wl 表示后面的内容是ld 的参数，需要传递给 ld。 --out-implib,dlltest.lib 表示让ld 生成一个名为 dlltest.lib 的导入库。
如果还需要 .def 文件，则上面的命令行可以写为：
gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a
//main.c
#include <stdio.h>
int Double(int x);
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
return 0;
}
gcc main.c dlltest.lib -o main.exe
运行结果为：
Hello :666
说明生成的dlltest.dll是正确的。另外，也可以用dependecy walker 查看相互调用的关系。
实际上，如果我们的dll文件只是被MinGW gcc使用。都不需要生成 dlltest.lib。直接在编译的时候将 dlltest.dll 加进去就行了。
gcc main.c dlltest.dll -o main.exe
如果在程序中动态加载dll。那么代码可以这么写：
//m2.c
define UNICODE 1
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
typedef int (*INT_FUNC)(int);
int main(void)
{
INT_FUNC db;
HINSTANCE hInstLibrary = LoadLibrary(L"dlltest.dll");
printf("LoadLibrary\n");
db = (INT_FUNC)GetProcAddress(hInstLibrary, "Double");
printf("Hello :%d\n", db(333));
FreeLibrary(hInstLibrary);
return 0;
}
编译的时候更不需要dlltest.lib 了，甚至都不需要 dlltest,dll。
gcc m2.c -o m2.exe
运行的结果也是正确的。
那么这个dll 可以被其他c编译器使用吗？利用VC 2010来测试表明，可以生成exe文件。如果是生成Debug模式的exe文件，执行是正常的。但是改为release模式后，每次运行都会报错。
用VS2010 的调试功能，看了看反汇编的结果。看似都是正常的。
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
int a;
a = Double(333);
01021000 push 14Dh
01021005 call _Double (1021024h)
printf("Hello :%d\n", a);
0102100A push eax
0102100B push offset string "Hello :%d\n" (10220F4h)
01021010 call dword ptr [__imp__printf (10220A0h)]
01021016 add esp,0Ch
getchar();
01021019 call dword ptr [__imp__getchar (102209Ch)]
return 0;
0102101F xor eax,eax
}
单步跟进_Double 函数后是这样的：
_Double: 01021024 jmp dword ptr ds:[1020000h] 0102102A nop 0102102B nop
Jmp 语句后：
00905A4D ??? 00905A4E ??? 00905A4F ??? 00905A50 ??? 00905A51 ??? 00905A52 ??? 00905A53 ???
可是在Debug 模式下：
_Double: 011B144C jmp dword ptr [__imp__Double (11B8340h)] 011B1452 nop 011B1453 nop 011B1454 int 3 011B1455 int 3
Jmp 语句后：
6C101560 push ebp 6C101561 mov ebp,esp 6C101563 mov eax,dword ptr [ebp+8] 6C101566 add eax,eax 6C101568 pop ebp 6C101569 ret
而从下图可以看出，dlltest.dll 被加载到 6C100000 是正确的。
没有想明白为什么会这样，看来还需要努力，到目前为止只成功了一小步。不过，如果是动态调用dll，却没有问题。
#include <windows.h>
typedef int (*INT_FUNC)(int);
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
INT_FUNC db;
HINSTANCE hInstLibrary = LoadLibrary(L"dlltest.dll");
printf("LoadLibrary ");
db = (INT_FUNC)GetProcAddress(hInstLibrary, "Double");
printf("Hello :%d\n", db(333));
FreeLibrary(hInstLibrary);
getchar();
return 0;
}
这个代码用 VC2010 编译执行一点问题都没有。很是奇怪。在网上查找了一番，发现可能是 MinGW gcc 生成的 lib 文件与 VC 生成的lib 文件有些细微的差别，导致在VC环境下，Debug模式下工作正常，而Release 模式工作却不正常。为了验证这个结论，又找了些资料学会了如何从dll文件生成VC下可用的lib文件。
下面的方法参考了这篇博客：
http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f183d960100gqfj.html
生成VC下可用的lib文件需要有 def 文件，前面已经说过 -Wl,--output-def,dlltest.def 就可以生成对应的def 文件。
有了def文件之后，利用VS2010 提供的lib.exe可以生成对应的lib文件。
lib /machine:ix86 /def:dlltest.def
将生成的dlltest.lib 文件拷到VC项目中。编译，运行，一切正常。
我们知道 WinAPI 函数是符合 Pascal 函数调用约定的，也就是所谓的 stdcall。而刚才生成的dll 中的函数是使用的 C语言函数调用约定（__cdecl ）。如果将其改为Pascal 函数调用约定需要修改程序代码。
//dlltest.c
int _stdcall Double(int x)
{
return x * 2;
}
//main.c
#include <stdio.h>
int _stdcall Double(int x);
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
return 0;
}
编译命令是不变的。但是需要注意的是，这时生成的dll 文件中的函数名是有变化的。可以参看下图。原来是Double 现在变成了 Double@4，变成了这种类似 C++ 函数的名字了。但是这样并不影响使用。
网上关于生成和使用dll 的文章都会写到，生成dll 是函数声明需添加 __declspec(dllexport)，而使用dll时函数声明要使用__declspec(dllimport)。大家都看到了，我前面的代码中这两个都没有用到。那么这两个声明有什么用呢。下面就做个测试。
首先在生成dll 的代码中增加：
//dlltest.c
int __declspec(dllexport) _stdcall Double(int x);
int _stdcall Double(int x)
{
return x * 2;
}
编译命令如下：
gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a
M.c 文件不变：
//m.c
#include <stdio.h>
int _stdcall Double(int x);
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
return 0;
}
编译命令如下：
gcc m.c dlltest.a -o m2.exe
编译没有问题，执行也没有问题。
修改一下m.c 。
//m.c
#include <stdio.h>
int __declspec(dllimport) _stdcall Double(int x);
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
return 0;
}
编译命令如下：
Gcc m.c dlltest.a -o m2.exe
编译没有问题，执行也没有问题。
再修改一下main.c 。
//main.c
#include <stdio.h>
int __declspec(dllexport) _stdcall Double(int x);
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
return 0;
}
编译命令如下：
Gcc main.c dlltest.a -o m2.exe
编译没有问题，执行也没有问题。 这个实验说明__declspec(dllexport)对于函数声明其实是没什么作用的。我也比较过生成的代码的反汇编结果，也是没区别的。并不像有些人所说增加了__declspec(dllexport)之后生成的代码能够更精炼。当然，这也可能是现在编译器的优化能力越来越强的结果。早期编译器跟不上，可能还是有区别的。
但是__declspec(dllexport)对于输出变量是有影响的。看下面的测试代码：
//dlltest.c
int Double(int x);
int xxx = 123;
int Double(int x)
{
return x * 2;
}
//m.c
#include <stdio.h>
int Double(int x);
extern int xxx;
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
printf("%d", xxx);
return 0;
}
编译：
gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a
lib /machine:ix86 /def:dlltest.def
gcc m.c dlltest.a -o mm.exe
这样是可以编译执行的，说明dlltest.a 中包含了足够的信息。
但是第三句改为：
gcc m.c dlltest.lib -o mm.exe
则会有如下的错误，这也说明dlltest.a 和dlltest.lib 确实有些很小的差异。
undefined reference to `xxx'
collect2.exe: error: ld returned 1 exit status
VS2010 编译也是类似的错误，无法找到符号 xxx的定义。即使是main.c中增加了如下的声明：extern int __declspec(dllimport) xxx;
结果也是类似的：error LNK2001: 无法解析的外部符号 __imp__xxx
说明dlltest.lib 中就没有 xxx 的相关信息，不可能访问到dlltest.dll 中的xxx。
如果将dll的全局变量声明中增加 __declspec(dllexport) ，结果就不一样了。
//dlltest.c
int Double(int x);
int __declspec(dllexport) xxx = 123;
int Double(int x)
{
return x * 2;
}
//m.c
#include <stdio.h>
int Double(int x);
extern int xxx;
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
printf("%d", xxx);
return 0;
}
gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a
lib /machine:ix86 /def:dlltest.def
gcc m.c dlltest.a -o mm.exe
编译成功，
gcc m.c dlltest.lib -o mm.exe
还是失败的。
在VS2010中编译 m.c，仍然是失败的。报的错误是：
error LNK2001: 无法解析的外部符号 _xxx
m.c 做一些修改。增加 __declspec(dllimport)
//m.c
#include <stdio.h>
int Double(int x);
int __declspec(dllimport) xxx;
int main(void)
{
printf("Hello :%d\n", Double(333));
printf("%d", xxx);
return 0;
}
VS2010 中编译就可以通过。另外，再多说一句，我试验的结果表明，__declspec(dllimport) 与__declspec(dllexport) 对于编译来说似乎没有任何区别，字面上的区别完全是给程序员自己看的。
至此，MinGW gcc 生成 dll 的常见问题就都解决了。