DLL编写教程
2015-03-19 19:03
197 查看
本文对通用的DLL技术做了一个总结，并提供了源代码打包下载，下载地址为：
http://www.blogjava.net/Files/wxb_nudt/DLL_SRC.rar
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) 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。要注意：com虽然也是以dll(或exe)的形式存在的，但它的调用方式却不同于普通dll，随后我的博客会给出com的调用方法，请关注。
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
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 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。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。
虽然使用 extern C 的方法可以解决名字改编的问题，但它有两个缺陷，一个是它不能用来导出一个类的成员函数，只能导出全局函数，使全局函数不发生名字改编。另一个是如果我们导出的函数的调用约定发生改变的话，即使我们的函数用 extern C 作声明，函数名仍会发生改编。
调用约定，一般没有指定下，用 C 编译器一般默认就是 C 调用约定(_cdcel)，常用的调用约定有以下几种：
_stdcall：也称 pascal 语言调用约定，在MS C++ 系列中的C/C++编译器，常用宏PASCAL宏来声明这个调用约定。
_cecel _fastcal _thiscall _naked call
由于调用约定不是本章讨论的主要内容，有兴趣的可以在网上找一些资料看看。
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自动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）
我认为：显示调用更能节省内存，而且效率更高。所以在大型项目中应该多用显示调用的方法，下面从网上摘来一些更详细的说明：
静态调用方式所需的代码较动态调用方式所需的少，但存在着一些不足，一是如果要加载的DLL不存在或者DLL中没有要引入的例程，这时候程序就自动终止运行；二是 DLL一旦加载就一直驻留在应用程序的地址空间，即使DLL已不再需要了。动态调用方式就可解决以上问题，它在需要用到DLL的时候才通过 LoadLibrary函数引入，用完后通过FreeLibrary函数从内存中卸载，而且通过调GetProcAddress函数可以指定不同的例程。最重要的是，如果指定的DLL出错，至多是API调用失败，不会导致程序终止。以下将通过具体的实例说明说明这调用方式的使用方法。
动态连接库最大的特点就是能节省磁盘空间.当多个进程共享同一个DLL的时候,内存中只有一个DLL的代码.通过映射来使各个进程得以调用.
调用DLL，首先需要将DLL文件映像到用户进程的地址空间中，然后才能进行函数调用，这个函数和进程内部一般函数的调用方法相同。Windows提供了两种将DLL映像到进程地址空间的方法：隐式调用（通过lib和头文件）和显式调用（只通过提供的dll文件）。下面对这两种方式在vc中如何调用做详细的说明：
1、隐式调用(也叫隐式链接)
这种方法需要DLL工程经编译产生的LIB文件，此文件中包含了DLL允许应用程序调用的所有函数的列表，当链接器发现应用程序调用了LIB文件列出的某个函数，就会在应用程序的可执行文件的文件映像中加入一些信息，这些信息指出了包含这个函数的DLL文件的名字。当这个应用程序运行时，也就是它的可执行文件被操作系统产生映像文件时，系统会查看这个映像文件中关于DLL的信息，然后将这个DLL文件映像到进程的地址空间。
系统通过DLL文件的名称，试图加载这个文件到进程地址空间时，它寻找DLL 文件的路径按照先后顺序如下：
· 程序运行时的目录，即可执行文件所在的目录；
· 当前程序工作目录
· 系统目录：对于Windows95/98来说，可以调用GetSystemDirectory函数来得到，对于WindowsNT/2000来说，指的是32位Windows的系统目录，也可以调用GetSystemDirectory函数来得到，得到的值为SYSTEM32
· Windows目录
· 列在PATH环境变量中的所有目录
VC中加载DLL的LIB文件的方法有以下三种：
①LIB文件直接加入到工程文件列表中
在VC中打开 File View 一页，选中工程名，单击鼠标右键，然后选中 Add Files to Project 菜单，在弹出的文件对话框中选中要加入DLL的LIB文件即可。
②设置工程的 Project Settings 来加载DLL的LIB文件
打开工程的 Project Settings菜单，选中Link，然后在Object/library modules下的文本框中输入DLL的LIB文件。
③通过程序代码的方式
加入预编译指令#pragma comment (lib,”*.lib”)，这种方法优点是可以利用条件预编译指令链接不同版本的LIB文件。因为，在Debug方式下，产生的LIB文件是Debug版本，如Regd.lib；在Release方式下，产生的LIB文件是Release版本，如Regr.lib。
当应用程序对DLL的LIB文件加载后，还需要把DLL对应的头文件（*.h）包含到其中，在这个头文件中给出了DLL中定义的函数原型，然后声明。
2、显式调用(也叫显示加载)
隐式链接虽然实现较简单，但除了必须的*.dll文件外还需要DLL的*.h文件和*.lib文件，在那些只提供*.dll文件的场合就无法使用，而只能采用显式链接的方式。这种方式通过调用API函数来完成对DLL的加载与卸载，其能更加有效地使用内存，在编写大型应用程序时往往采用此方式。这种方法编程具体实现步骤如下：
①使用Windows API函数Load Library或者MFC提供的AfxLoadLibrary将DLL模块映像到进程的内存空间，对DLL模块进行动态加载。
②使用GetProcAddress函数得到要调用DLL中的函数的指针。
③不用DLL时，用Free Library函数或者AfxFreeLibrary函数从进程的地址空间显式卸载DLL。
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。
仔细观察其源代码，是不是有很多地方似曾相识啊，哈哈！
内容来自用户分享和网络整理，不保证内容的准确性，如有侵权内容，可联系管理员处理 