动态连接库(VC_Win32)

时间 2019-11-12

标签动态连接 win32 win 栏目 C&C++ 繁體版

原文原文链接

动态连接概述

说明程序员

所谓动态连接,就是把一些常常会共用的代码（静态连接的OBJ程序库）制做成DLL档,当可执行文件调用到DLL档内的函数时,windows操做系统才会把DLL档加载存储器内,DLL档自己的结构就是可执行文件,当程序需求函数才进行连接.经过动态连接方式,存储器浪费的情形将可大幅下降.编程

DLL的文档格式与视窗EXE文档同样——也就是说,等同于32位视窗的可移植执行文档（PE）和16位视窗的New Executable（NE）.做为EXE格式,DLL能够包括源代码、数据和资源的多种组合.windows

在使用动态库的时候,每每提供两个文件：一个引入库(LIB)和一个动态连接库(DLL).引入库(LIB)包含被动态链接库(DLL)所导出的函数和变量的符号名,动态链接库(DLL)包含实际的函数和数据.在编译连接可执行文件时,只须要连接引入库(LIB),动态链接库(DLL)中的函数代码和数据并不复制到可执行文件中,在运行的时候,再去加载DLL,访问动态连接库(DLL)中导出的函数.安全

动态连接库(DLL)一般都不能直接运行,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它动态链接库(DLL)调用来完成某项工做的函数.只有在其它模块调用动态连接库(DLL)中的函数时,它才发挥做用.可是动态链接库(DLL)被多进程调用时候,动态连接库(DLL)中进程访问到动态连接库(DLL)的成员时,系统会为它开辟一个新的数据成员页面给访问进程提供单独的动态链接库(DLL)数据区.编程语言

特征(来自维基百科此处为连接)函数

内存管理
在Win32中,DLL文档按照片断（sections）进行组织.每一个片断有它本身的属性,如可写或是只读、可执行（代码）或者不可执行（数据）等等.
DLL代码段一般被使用这个DLL的进程所共享；也就是说它们在物理内存中占据一个地方,而且不会出如今页面文档中.若是代码段所占据的物理内存被收回,它的内容就会被放弃,后面若是须要的话就直接从DLL文档从新加载.
与代码段不一样,DLL的数据段一般是私有的；也就是说,每一个使用DLL的进程都有本身的DLL数据副本.做为选择,数据段能够设置为共享,容许经过这个共享内存区域进行进程间通讯.可是,由于用户权限不能应用到这个共享DLL内存,这将产生一个安全漏洞；也就是一个进程可以破坏共享数据,这将致使其它的共享进程异常.例如,一个使用访客帐号的进程将可能经过这种方式破坏其它运行在特权帐号的进程.这是在DLL中避免使用共享片断的一个重要缘由.
当DLL被如UPX这样一个可执行的packer压缩时,它的全部代码段都标记为能够读写而且是非共享的.能够读写的代码段,相似于私有数据段,是每一个进程私有的而且被页面文档备份.这样,压缩DLL将同时增长内存和磁盘空间消耗,因此共享DLL应当避免使用压缩DLL.工具
符号解析和绑定
DLL输出的每一个函数都由一个数字序号惟一标识,也能够由可选的名字标识.一样,DLL引入的函数也能够由序号或者名字标识.对于内部函数来讲,只输出序号的情形很常见.对于大多数视窗API函数来讲名字是不一样视窗版本之间保留不变的；序号有可能会发生变化.这样,咱们不能根据序号引用视窗API函数.
按照序号引用函数并不必定比按照名字引用函数性能更好：DLL输出表是按照名字排列的,因此对半查找能够用来在在这个表中根据名字查找这个函数.另一方面,只有线性查找才能够用于根据序号查找函数.
将一个可执行文件绑定到一个特定版本的DLL也是可能的,这也就是说,能够在编译时解析输入函数（imported functions）的地址.对于绑定的输入函数,连结工具保存了输入函数绑定的DLL的时间戳和校验和.在运行时Windows检查是否正在使用一样版本的库,若是是的话,Windows将绕过处理输入函数；不然若是库与绑定的库不一样,Windows将按照正常的方式处理输入函数.
绑定的可执行文件若是运行在与它们编译所用的环境同样,函数调用将会较快,若是是在一个不一样的环境它们就等同于正常的调用,因此绑定输入函数没有任何的缺点.例如,全部的标准Windows应用程序都绑定到它们各自的Windows发布版本的系统DLL.将一个应用程序输入函数绑定到它的目的环境的好机会是在应用程序安装的过程.性能
运行时显式连接
对每一个DLL来讲,Windows存储了一个全局计数器,每多一个进程使用便多额外一个.LoadLibrary与FreeLibrary指令影响每个进程内含的计数器；动态连接则不影响.所以借由调用FreeLibrary屡次,从存储器反加载一DLL是很重要的.一个进程能够从它本身的VAS注销此计数器.
DLL文档可以在运行时使用LoadLibrary（或者LoadLibraryEx）API函数进行显式调用,这个的过程微软简单地称为运行时动态调用.API函数GetProcAddress根据查找输出名称符号、FreeLibrary卸载DLL.这些函数相似于POSIX标准API中的dlopen、dlsym、和dlclose.
注意微软简单称为运行时动态连接的运行时隐式连接,若是不能找到连接的DLL文档,Windows将提示一个错误消息而且调用应用程序失败.应用程序开发人员不能经过编译连接来处理这种缺乏DLL文档的隐式连接问题.另一方面,对于显式连接,开发人员有机会提供一个完善的出错处理机制.
运行时显式连接的过程在全部语言中都是相同的,由于它依赖于Windows API而不是语言结构.

与静态连接库的区别

静态库自己就包含了实际执行代码、符号表等等,而对于导入库而言,其实际的执行代码位于动态库中,动态连接库只包含了地址符号表等,确保程序找到对应函数的一些基本地址信息.

Windows 下 3 个重要的 DLL

Windows API中的全部函数都包含在DLL中。其中有3个最重要的DLL

Kernel32.dll，它包含用于管理内存、进程和线程的各个函数
User32.dll，它包含用于执行用户界面任务（如窗口的建立和消息的传送）的各个函数
GDI32.dll，它包含用于画图和显示文本的各个函数

动态连接库的优势

能够采用多种编程语言来编写
咱们能够采用本身熟悉的开发语言编写DLL,而后由其余语言编写的可执行程序来调用这些DLL.例如,能够利用VB来编写程序界面,而后利用VC++或Delphi编写的完成程序做业逻辑的DLL
加强产品的功能
在发布产品时,能够发布产品功能实现的动态连接库规范,让其余公司或我的遵守这种规范开发本身的DLL,以取代产品原有的DLL.让产品调用新的DLL,从而实现功能的加强,在实际工做中,咱们看到许多产品都提供了界面插件功能,容许用户动态地更换程序的界面,这就能够经过更换界面DLL来实现
提供二次开发的平台
在销售产品时,能够采用DLL的形式提供一个二次开发的平台,让用户能够利用该DLL调用其中实现的功能,编写符合本身业务须要的产品,从而实现二次开发
简化项目管理
在一个大型项目开发中,一般都是由多个项目小组同时开发,若是采用串行开发,则效率很是低的,咱们能够将项目细分,将不一样功能交由各个项目小组以多个DLL方式实现,这样各个项目小组就能够同时进行开发了
能够节省磁盘空间和内存
若是多个应用程序须要访问一样的功能,那么能够将该功能以DLL的形式提供,这样在机器上只须要存在一份该DLL文件就能够了,从而节省了磁盘空间.另外若是多个应用程序使用同一个DLL,该DLL的页面只须要放入内存一次,全部的应用程序就均可以共享它的页面了.这样,内存的使用将更加有效
以下图所示就是一个动态连接库被两个进程调用时的内存示意图,当进程被加载时,系统为它分配4GB的地址空间,接着分析该可执行模块,找到该程序要调用那些DLL模块,而后系统搜索这些DLL,找到后就加载它们,并为它们分配虚拟的内存空间,最后将DLL的页面映射到进程的地址空间.,今后能够致使多个程序中共享DLL的同一份代码,这样就能够节省空间
有助于资源的共享
DLL能够包含对话框模板,字符串,图标和位图等多种资源,多个应用程序可使用DLL来共享这些资源.在实际工做中,能够写一个纯资源的动态连接库文件,供其余应用程序访问
有助于实现应用程序的本地化
若是产品须要提供多语言版本,那么就可使用DLL来支持多语言,能够为每种语言建立一个只支持这种语言的动态连接库

编写动态链接库

本程序使用的编译环境是VS2005,若是是使用VC6.0环境的能够去网上找孙鑫关于VC的视频,视频第19讲讲的就是动态链接库编写.

[编写动态连接库][加载动态连接库][C++命名改编][调用约定]

编写动态连接库

创建DLL项目

Win32 -> Win32项目 -> DLL(D)
MFC -> MFC DLL

生成导出函数,类,成员函数

生成导出函数:　　在函数前添加_declspec(dllexport)[导出标示符]生成导出函数,
生成导出类:　　在class后类名前添加_declspec(dllexport)[[导出标示符]这样就能够导出整个类,可是访问类的函数时候,仍然受限于函数自身的范围权限.也就是说,若是该函数访问权限是private或protect的话,那么外部程序仍然没法访问这个函数
生成导出成员函数:在成员函数的返回类型后在函数的函数名前面加_declspec(dllexport)

代码示例(例子连接)

加载动态链接库

隐式连接方式加载动态库(例子连接)

步骤:

加载dll.lib文件
- VC6.0:　　　　　点击 Project/Settings后对话框下Link的Object/library modules下添加dll的lib文件
- VS/VC6.0:　　在文件中利用#pragma comment(lib,"连接库地址")
加载dll.dll文件
　　把dll文件放在下面路径的一种中
- 程序目录
- 当前目录
- 系统目录
- path环境变量中列出的路径中
利用extern / _declspec(dllimport)[导出标示符]声明动态连接库的函数
- _declspec(dllimport)　　能够调用dll中非导出函数[没有_declspec(dllexport)的函数]
- extern　　　　　　　　只能调用dll中导出函数[有_declspec(dllexport)的函数]
与使用extern关键字这种方式相比,使用_declspec(dllimport)标识符声明外部函数时,它将告诉编译器该函数是从动态连接库中引用的,编译器能够生成运行效率更高的代码,所以,若是是调用的函数来自动态连接库DLL中,应该采用这种方式调用函数

流程图:

显示加载方式加载DLL(例子连接)

步骤:

将最新的dll文件复制到如下路径中
- 程序目录
- 当前目录
- 系统目录
- path环境变量中列出的路径中
调用LoadLibrary,加载动态库

声明须要的动态连接的函数指针类型(此处能够要能够不要,这样只是方便之后定义相关函数指针)

//例以下面要调用动态连接库中的 int max_dll(int a,int b) 函数
//因此须要定义相关类型的指针声明
typedef int (/*_stdcall*/ *INTMAX)(int a,int b);

//之后就能够用INTMAX来定义相关指针如
INTMAX pMaxInt;

得到函数地址GetProcAddress
调用FreeLibrary释放动态连接库

流程图:

两种加载方式的比较

　　动态加载和隐式连接这两种加载DLL的方式各有优势.若是采用动态加载的方式,那么能够在须要加载时才加载DLL.而隐式连接方式实现起来比较简单,在编写客户端代码时就能够把连接工做作好,在程序中能够随时调用DLL导出的函数,可是访问十多个DLL,若是都采用隐式连接的方式连接加载他们的话,那么在启动程序时候,这些DLL都须要加载到内存中,并映射到调用进程的地址空间,这样将加大启动程序的时间,并且,通常来讲,在程序运行过程当中只是在某个条件知足时候,这时才会访问某个DLL中的某个函数,其余状况下都不须要访问这些DLL,可是,这时全部的DLL都被已经加载到内存中,资源浪费会比较严重,这种状况下,就能够采用动态加载DLL技术,也就是说,在须要时,DLL才会被加载到内存中,并被映射到进程的地址空间中,有一点须要说明的是,实际上,采用隐式连接的方式访问DLL时,在启动时也是经过调用LoadLibrary函数加载到该进程须要的动态连接库的

代码示例

动态链接库源程序代码

程序源码

// .h 头文件 -----------------------------------------------------
#ifndef DLL_API
#define DLL_API _declspec(dllimport)
#endif

DLL_API int max_dll(int a,int b);
DLL_API double max_dll(double a,double b);

class DLL_API testClass{
public:
    testClass();
    int getValue();
private:
    int value;
};


// .cpp 源程序 ---------------------------------------------------
#define DLL_API _declspec(dllexport)
#include "test.h"

int max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
double max_dll(double a,double b){
    return a>b?a:b;
}

testClass::testClass():value(100)
{}

int testClass::getValue()
{
    return value;
}

隐式调用动态连接

程序源码

#include<iostream>
#include<cstdlib>
//加载动态链接库头文件
#include"../dll/test.h"
//加载动态链接库的引入库(LIB)
#pragma comment(lib, "../release/dll.lib")
using namespace std;

void main(){
    int a=6,b=10;
    double a1=11.1,b1=32.22;

    //调用动态链接库中的类
    testClass c;
    
    //调用动态连接库函数
    cout<<"the max:"<<max_dll(a,b)<<endl;
    cout<<"the max:"<<max_dll(a1,b1)<<endl;
    //调用动态连接库成员函数
    cout<<"the c.value is "<<c.getValue()<<endl;

    system("pause");
}

运行结果

显示调用动态连接库

程序源码

#include"windows.h"
#include<iostream>
#include<cstdlib>
//加载动态链接库头文件
#include"../dll/test.h"
using namespace std;
//声明函数指针类型
typedef int (/*_stdcall*/ *MAXINT)(int a,int b);
typedef double (/*_stdcall*/ *MAXDOUBLE)(double a,double b);

void main(){
    int a=6,b=10;
    double a1=11.1,b1=32.22;
    HINSTANCE hInst;

    hInst=LoadLibrary("../release/dll.dll");

    //动态加载动态连接库中的函数 int max_dll(int a,int b)
    //MAXINT max_int=(MAXINT)GetProcAddress(hInst,"?max_dll@@YAHHHH@Z");//用函数名调用
    //获取函数指针
    MAXINT max_int=(MAXINT)GetProcAddress(hInst,MAKEINTRESOURCE(4));//用函数序号调用
    if(!max_int)
    {
        cout<<"获取max_int函数地址失败！"<<endl;
        system("pause");
        return;
    }

    //动态加载动态连接库中的函数 double max_dll(double a,double b)
    //获取函数指针
    MAXDOUBLE max_double=(MAXDOUBLE)GetProcAddress(hInst,"?max_dll@@YANNN@Z");//用函数名调用
    //MAXDOUBLE max_double=(MAXDOUBLE)GetProcAddress(hInst,MAKEINTRESOURCE(5));//用函数序号调用
    
    if(!max_double)
    {
        cout<<"获取max_double函数地址失败！"<<endl;
        system("pause");
        return;
    }
    
    //调用动态连接库函数
    cout<<"the max:"<<max_int(a,b)<<endl;
    cout<<"the max:"<<max_double(a1,b1)<<endl;

    //释放动态链接库连接
    FreeLibrary(hInst);

    system("pause");
}

运行结果

dumpbin 工具

[概述][使用步骤][C++命名改编][调用约定]

概述

用途

查看dll与exe相关导入导出函数信息

dumpbin程序的文件位置

VC6.0:　　VC98 \ bin
VS2005:　　Microsoft Visual Studio 8\VC\bin

相关参数

-exports 文件名.dll 　　(查看导出函数和导出类)
-imports 文件名.exe 　　(查看导入函数)

设置VC++使用环境信息

　　VCVAR32.bat 创建VC++使用环境信息,可是注意当在命令行界面下执行VCVARS32.bat文件后,该文件所设置的环境信息只是在当前命令行窗口生效.若是关闭该窗口,再次启动一个新的命令行窗口后,仍须要运行　　　VCVAR32.bat文件

使用步骤

以上面的DLL源程序为例子,作个使用说明,先打开控制台(以下图)
而后,把创建VC++使用环境信息,把VCVAR32.bat(批处理的位置和dumpbin同样)拖到控制台界面中(以下图).
而后回车,便创建好了VC++使用环境信息(以下图).这样就能够是用 dumpbin 这个命名了.
而后切换到工程目录中的 debug 或 release 中去.(以下图)
接着用 dumpbin 查看工程生成的 dll.dll 动态连接库的导出函数(以下图)(注意:这个函数必须有_declspec(dllexport)修饰,不然在这里是看不到).

流程图以下:

C++名字改编(C++名字粉碎)

在上面使用 dumpbin 程序查看 dll.dll 的导出函数发现函数名有点奇怪,咱们定义的函数名max_dll两个重载函数名在这里变成了 ?max_dll@@YAHHH@Z 与 ?max_dll@@YANNN@Z,由于C++支持函数重载,对于重载的多个函数来讲,其函数名都是同样的,为了加以区分,在编译链接时,C++会按照本身的规则篡改函数名字,这一过程为"名字改编".有的书中也称为"名字粉碎".不一样的C++编译器会采用不一样的规则进行名字改编,这个的话,利用不一样的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

解决名字改变问题

第一种

声明:
- 在定义导出函数时,须要加上限定符: extern"C" (双引号中的C必定要大写)
注意:
- 使动态连接库文件在连接时,导出函数的函数名称不发生改变.
- 利用 extern "C" 能够解决 C++ 和 C 语言之间相互调用时函数命名的问题.可是这种方法有一个缺陷,就是不能用于导出一个类成员函数,只能导出全局函数这种状况
- 若是导出函数的调用约定发生了改变,那么即便使用了限定符: extern "C" ,该函数的名字仍然会发生改编.
- 记得导出和导入都要加入 extern "C" 不然在调用动态连接库时候会发生找不到函数这个现象.

代码样例:

利用 extern"C" 解决名字改编

动态链接库程序源码

// .h 头文件 ---------------------------------------------------------
#ifndef DLL_API
#define DLL_API extern "C" _declspec(dllimport)
#endif

DLL_API int max_dll(int a,int b);


// .cpp 源文件 -------------------------------------------------------
#define DLL_API extern "C"_declspec(dllexport)
#include "test.h"

int max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}

主程序源码

#include<iostream>
#include<cstdlib>
//加载动态链接库头文件
#include"../dll/test.h"
//加载动态链接库的引入库(LIB)
#pragma comment(lib, "../release/dll.lib")
using namespace std;

void main(){
    int a=6,b=10;

    //调用动态连接库函数
    cout<<"the max:"<<max_dll(a,b)<<endl;

    system("pause");
}

利用 dumpbin 查看命名

调用约定

四种调用方式:

__cdecl

__cdecl调用约定又称为 C 调用约定，是 C/C++ 语言缺省的调用约定。参数按照从右至左的方式入栈，函数自己不清理栈，此工做由调用者负责，返回值在EAX中。因为由调用者清理栈，因此容许可变参数函数存在，如int sprintf(char* buffer,const char* format,...);。

__stdcall

__stdcall 不少时候被称为 pascal 调用约定。pascal 语言是早期很常见的一种教学用计算机程序设计语言，其语法严谨。参数按照从右至左的方式入栈，函数自身清理堆栈，返回值在EAX中。

__fastcall

顾名思义，__fastcall 的特色就是快，由于它经过 CPU 寄存器来传递参数。他用 ECX 和 EDX 传送前两个双字（DWORD）或更小的参数，剩下的参数按照从右至左的方式入栈，函数自身清理堆栈，返回值在 EAX 中。

__thiscall

这是 C++ 语言特有的一种调用方式，用于类成员函数的调用约定。若是参数肯定，this 指针存放于 ECX 寄存器，函数自身清理堆栈；若是参数不肯定，this指针在全部参数入栈后再入栈，调用者清理栈。__thiscall 不是关键字，程序员不能使用。参数按照从右至左的方式入栈。

相关连接:

C/C++函数调用约定
剖析VC++函数调用约定

代码示例(编译环境VS2005):

使用 extern "C" 时

动态链接库源码:

// .h 头文件----------------------------------------------------------
#ifndef DLL_API
#define DLL_API extern "C" _declspec(dllimport)
#endif

DLL_API int __stdcall stdcall_max_dll(int a,int b);
DLL_API int __cdecl cdecl_max_dll(int a,int b);
DLL_API int __fastcall fastcall_std_max_dll(int a,int b);


// c.pp 源文件--------------------------------------------------------
#define DLL_API extern "C" _declspec(dllexport)
#include "test.h"

int __stdcall stdcall_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
int __cdecl cdecl_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
int __fastcall fastcall_std_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}

用 dumpbin 查看导出函数:

未使用 extern "C" 时

动态链接库源码:

// .h 头文件 --------------------------------------------------------------
#ifndef DLL_API
#define DLL_API /*extern "C"*/ _declspec(dllimport)
#endif

DLL_API int __stdcall stdcall_max_dll(int a,int b);
DLL_API int __cdecl cdecl_max_dll(int a,int b);
DLL_API int __fastcall fastcall_std_max_dll(int a,int b);


// .cpp 源文件 -----------------------------------------------------------
#define DLL_API /*extern "C"*/ _declspec(dllexport)
#include "test.h"

int __stdcall stdcall_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
int __cdecl cdecl_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}
int __fastcall fastcall_std_max_dll(int a,int b){
    return a>b?a:b;
}

用 dumpbin 查看导出函数:

动态连接库(VC_Win32)

目录

动态连接概述

相关函数

编写动态链接库

编写动态连接库

加载动态链接库

代码示例

dumpbin 工具

概述

使用步骤

C++名字改编(C++名字粉碎)

调用约定