动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）

2019-11-17 05:47:39

字体：大中小

来源：转载

供稿：网友

前言
本章要介绍的是动态链结函式库（Dynamic Linked Library，简称DLL）的撰写、使用及相关主题。动态链结函式库是Windows程式设计的一门重要领域，不信的话，你可以看看在Windows系统目录下那些数量庞大的 .DLL档案，它的重要性及使用频率由此可见一般。
基本上，假如略去VCL软体元件不谈的话，在C++Builder中撰写及使用DLL的方法是和传统Windows SDK是一致的，然而如此一来C++Builder也就失去了它傲人的优势了。因此在本章中我会为你介绍如何撰写使用VCL元件的 DLL，同时也针对各种不同程式发展平台如Visual C++, VB之间的DLL使用上应注重的事项，做一个全面的探讨。
以C++Builder撰写动态链结函式库 (DLL)
动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）（图一）

图一以C++Builder撰写的About Dialog
图一所展示的就是我所要撰写的一个以VCL元件组合而成的About Dialog，如何？看起来是不是颇具商业软体架势呢？
C++Builder由於其先天上的优势，因此在视觉化的程式设计领域游刃有馀。然而在现实的工作环境中，也许在你手中的专案并非使用C++Builder来撰写，而是以其他程式工具如Visual C++,VB或是Borland C++完成的，假如要全部改写原来的程式，不仅旷日废时，而且可能老板也不答应，那麽该怎麽办呢？对了，就是利用撰写DLL的途径来达到程式共享的目的，为了要让传统的Windows SDK程式设计人员也可以享受此一优势，因此你可以将部份视觉程式设计部份以DLL完成，然後提供外部函式供他人呼叫，如此你就可以兼顾两者，『执其两端，用於其中』，而顺利地解决问题了。
好了！废话不多说了，现在开始进入正题吧！
建立DLL专案
建立DLL专案的方式和一般应用程式大致相同。同样地你可以由【File/New】来建立一个新的专案，然後选择DLL类型的专案。如图二所示：

动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）（图二）

图二选择DLL专案类型
建选择完专案类型之後，它就自动为你产生了相关档案。和应用程式不同的是，它只产生了一个PRoject档，而不包含表格档，而该档案只是一个包含DLL进入点程式的空壳子，程式大致如下：
int WINAPI DllEntryPoint(HINSTANCE hinst, unsigned long reason, void*){return 1;}
DllEntryPoint是DLL内定的程式进入点，因为本程式中并不做任何处理，所以就直接return 1了。
加入TForm表格
为了要撰写如图一的About Dialog，毫无疑问地，我们必须加入一个TForm表格，因为建立DLL专案时，并未自动产生相关的TForm表格，所以你必须以手动方式加入。此时你可以【File/New Form】来加入一个表格。再来我们就可以用和一般应用程式设计相同的方式，加入必要的软体元件，如图叁所示。
动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）（图三）

图叁在设计时期（Design Time）的 TForm。
你可以看到，我在程式中使用了叁个TPanel元件（除了标出来的之外，另外还有一个用来作为放置所有元件的平台）。以及一个TImage元件，图叁个的叁个Panel元件的样子都不同，那是利用修改其 BevelInner，BevelOuter，BevelWidth来达成的，你可以试着去修改它，看看能否做出更好的效果。至於TImage是用来做为显示那张雅典娜图形的元件。
在安排好了所有元件的位置之後，我们再设定所有元件的OnClick事件处理函式，让它可以在使用者按下滑鼠时，关掉该交谈窗。这个事件处理函式很简单，只有短短的一行。
void __fastcall TForm1::Image1Click(TObject *Sender){Close();}
好了，至此我们已完成加入表格的程序。
撰写输出函式（EXPort Function）
在完成的表格的设计後，再来我们就要撰写输出函式，该外部程式可以利用呼叫该函式的方式显示这个表格。我们的输出函式定义如下：extern "C" void _stdcall ShowImage(void);
其中 extern "C" 是用来告诉编译器，以C的方式来命名，而不要以C++ 的命名法，因为C++ 的命名法会在函式名称後加上参数型态等装饰字，如此会造成其他程式如VC++,VB等无法使用的困扰。另外 __stdcall是用来表示它使用的参数传入方法。我们在後续单元会针对以上两者做更为深入的介绍。
再来我们来看函式本身，这个函式很简单，只是利用new动态产生一个表格，然後利用ShowModal来显示该表格，ShowModal会一直等到使用者按Click之後才关掉表格，此时我们再以delete指令来释放占用的记忆体。
void _export _stdcall ShowImage(void){
Form1 = new TForm1(NULL);Form1->ShowModal();delete Form1;}
在完成以上程式之後，你就可以编译程式。此时C++Builder会产生一个DLL档，以本程式而言，它会产生一个DLLSAMP.DLL档案，而这个就是供外部呼叫的动态链结函式库。
在C++Builder中使用DLL
再来我要告诉你如何使用动态链结函式库。我们以前面所产生的DLL为例。使用DLL有两种方式，分别为明确呼叫及不明确呼叫。
我先说明不明确呼叫的使用方式。不明确呼叫指的是，在程式中并没有一行程式是用来载入DLL，而是利用链结一个记载输入函式的函式库档案（LIB），来进行链结，如此系统会自动将该DLL载入，同时在使用完毕後将其释放，不必由使用者（也就是呼叫它的函式）来进行载入及释放的动作。
首先必须产生一个LIB档，你可以利用C++Builder程式目录内的IMPLIB.EXE来产生该档案，切忌勿使用Visual C++ 的IMPLIB.EXE，因为Microsoft所使用的格式是COFF格式的LIB档，而Borland所使用的格式是OMF格式的LIB档。（同样地，若是你的LIB档是要给Visual C++ 链结用的，那就要使用它所附的IMPLIB.EXE，在使用时不可不察）。因此我们可用以下指令产生DLLSAMP.LIB档。
IMPLIB DLLSAMP.LIB DLLSAMP.DLL
如此你就可以得到供程式链结用DLLSAMP.LIB档了。
接着我们来撰写使用该DLL的范例程式。这个程式相当简单，我只在表格中放置一个Button，然後撰写该Button的OnClick事件处理函式，使其呼叫ShowImage函式即可。
有一点要注重的是，你必须将先前产生的DLLSAMP.LIB加入此专案中，利用【Project/Add to Project】选择LIB型态档案，即可将其加入。
最後我们就可以链结程式，以下为其执行结果。动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）（图四）

图四执行结果。
动态链结函式库彻底研究
在前面的范例中，我们已经示范了一个基础dll的撰写方式，然而那只能说是少部份的Know-How而已，接下来我想针对DLL做一个彻底的探讨，企图使您对它有一个全面的认知，同时也希望在Know-How之外，可以告诉你一些关於DLL的Know-Why。
DLL的生与死
DLL顾名思义，是一个可以动态链结的函式库。这其中包含两个意义。第一，它是动态链结的，也就是说它必须具有『招之即来，挥之即去』的基本特性，它只有在被需要的时候才会被载入系统中，而在不被需要时，即自系统中释放。第二，它是一个函式库，因此它的行为模式和一般的函式库没什麽不同，当它载入时，它就视同其他一般的函式般。
『招之即来，挥之即去』的DLL
前面我们提到，DLL必须具备『招之即来，挥之即去』的基本特性。那麽要如何载入及释放DLL呢？关於此点，我们必须分为两方面来探讨；即所谓的明确呼叫及不明确呼叫。
明确呼叫（explicited linked）：所谓明确呼叫（explicited linked）是使用LoadLibrary函式来载入 DLL。使用FreeLibrary函式来释放 DLL。这种方式是由使用者主动透过LoadLibrary 载入该 DLL，然後以GetProcAddress来取得函式位址，再呼叫该函式。最後在不使用该DLL之後，再将其释放。使用明确呼叫的优点在於，你可以完全控制该DLL的载入及释放，最有效地利用系统资源：缺点则是，必须自行利用GetProcAddress来取得叫使用的函式位址，但也由於使用了GetProcAddress来取得函式位址，因此在使用上增加许多弹性。由於此种使用方式载入函式程式是主动且可见的，因此名之为明确呼叫。
不明确呼叫 ( implicited linked）：所谓不明确呼叫则是利用链结DLL函式库所相对应的输出函式库 ( export library），来达成呼叫函式的目的。因此载入DLL以及释放DLL的程序是不可见的，当使用该输出函式库的程式载入後，系统即将该DLL载入，当使用该输出函式的程式结束後，系统即将该DLL释放。使用不明确呼叫的优点在於，使用者可以完全不必顾虑到函式的载入及释放相关问题，使用时就如同一般的静态函式般。由於此种使用方式载入函式是非主动且不可见的，因此名之为不明确呼叫。
DLL的使用次数 (Usage Count）
前面提到的载入及释放其实在定义上是不明确的。为什麽呢？因为DLL的载入及释放尚牵涉到多行程使用时的载入及释放。由於DLL是动态链结的，因此可以同时有许多程式在使用同一个 DLL，举例来说：若一个X.DLL同时被A、B、C叁个程式使用着，则X.DLL会被载入叁次。然而系统为了结省资源，当然不会重复载入，因此此时在系统内会有一个表格来记载X.DLL的使用次数。所以当A程式载入X.DLL後，B、C程式再次载入X.DLL时，此时X.DLL并没有被重复地载入，系统只是将X.DLL的使用次数加一，然後将先前载入的X.DLL位址传回给 B、C两个程式使用，如此就可以达到共享函式库的目的了。同样地在释放X.DLL时，若该DLL同时有多人使用时，系统纯粹只是将该DLL的使用次数减一，当其使用次数等於0时，系统才会『真正』地将它由系统中释放。否则若是系统不分青红皂白即将DLL释放，会造成系统的灾难。
由以上可知，无论我们使用明确呼叫或是不明确呼叫，DLL的载入及释放都和它的使用次数有关。所以DLL的生与死其实和它的使用次数有关，当它的使用次数不为0时，就表示其『阳寿未尽』，系统就会维持其活动状态；反之，若其使用次数为0时，则表示它该『寿终正寝』了，系统就将其释放，并回收其使用的资源。然而若使用该DLL的程式当掉，导致该DLL没被释放时，该DLL就会因为使用次数没有被适时减少，而一直在系统内『阴魂不散』了。这种利用使用次数来治理共享资源的方法，也同时使用在OLE之中。
新知识的实践
现在我们已了解DLL的使用，尚有另一种明确呼叫的方式，我们可以将前面的范例程式修改为使用明确呼叫的方法来使用 DLL。
void (*ShowImage)(void);void __fastcall TForm1::ShowButtonClick(TObject *Sender){HINSTANCE hInst;hInst = LoadLibrary("DLLSAMP.DLL");(FARPROC &)ShowImage=GetProcAddress(hInst,"ShowImage");ShowImage();FreeLibrary(hInst);}
以上就是修改後的程式，因为程式已改成明确呼叫的方式，因此不需要使用DLLSAMP.LIB了，所以关於BCB和VC所使用的LIB档格式不同的问题也不存在了。在此我简单地说明所使用的几个函式
hInst = LoadLibrary("DLLSAMP.DLL") 是用来载入DLLSAMP.DLL ，同时传回该DLL的HINSTANCE值，它是据以使用DLL的权杖。
(FARPROC &)ShowImage=GetProcAddress(hInst,"ShowImage") 利用前面得到的HINSTANCE值，呼叫GetProcAddress来得到ShowImage函式的位址，因为GetProcAddress所传回的值为FARPROC ，因此我们必须做型别转换。在此我是利用 (FARPROC &) 以reference做型别转换。
FreeLibrary(hInst) 使用完後，利用FreeLibrary 将该DLL释放。输入函式及输出函式的标准写法
前面我们使用输入函式及输出函式时，为了简化程式的写法，因此使用了Borland为了和16位元程式相容而使用的 _export编译指令，在此我必须指出，这种写法是非标准的写法，其实Microsoft在32位元程式中使用了另一种定义输入函式及输出函式的写法，那才是一个放诸四海皆准的写法，使用 _export式的旧有写法在诸如Visual C++ 的编译器中是无法通过编译的。
在理论上，我们希望可以使用单一的要害字来定义一个输出函式，就如同 _export一般，然而Microsoft却在它的32位元程式中使用了另一种要害字来定义输入及输出函式，那就是 __declspec要害字，它可以传入dllimport及dllexport两个参数，用来分别代表输入函式及输出函式。
换句话说，若你要撰写输出函式，你必须使用 __declspec(dllexport) 来定义该函式，反之若你要使用输入函式，则你必须使用 __declspec(dllimport) 来定义该函式。
因此由於输入及输出函式的使用方式不同，你必须使用两个不同的include档来分别定义之。若你不想如此麻烦，那麽就必须要使用巨集定义来达到一体多用的目的罗，这对少数人持反对论点的人来说，简直是罪恶（还有人称之为巨集巫毒--macro woodoo）。
Windows的实作名家Jeffrey Richter，也就是Advanced Windows的作者建议我们使用以下的方法来达到一体多用的效果（同样是透过巨集巫毒）。
#ifndef _SHOWIMG_H_#define _SHOWIMG_H_
#ifndef IMGDLL#define EXTERN __declspec(dllimport)#else#define EXTERN __declspec(dllexport)#endifvoid EXTERN ShowImage(void);#endif
如此一来，当你在撰写DLL时撰写可以撰写如下函式：
#define IMGDLL#include "image.h"
当使用者在使用DLL时，则只要直接含入image.h即可。如此一来算是解决了利用 __declspec(dllimport) 和 __declspec(dllexport) 的不便了。

必也正名乎的DLL函式命名

谈完了标准写法，再来我们要谈谈一个更轻易搞混的函式命名原则。本来在正常情况下，我们是不需要理会编译器的函式命名规则的，因为在使用同一样编译器的情况下，不会有什麽太大的问题。然而问题来了，由於DLL是动态连结函式库，因此它的目标就是希望可以让多个程式共享程式及资源。所以若是DLL只能为同一种编译器所使用，那麽它的用途就大打折扣了。因此我们还是必须了解函式的命名方法。同时由於函式命名方式在各种不同的编译器各不相同，因此我们也必须了解其相异处，最重要的是，我们必须找出其沟通的方式。

C++ Builder的命名规则

除了前面提到的 __declspec编译指令之外，在C++ Builder尚有几种修饰字会影响到函数的命名, 它们就是 __cdecl，__stdcall，__pascal，__fastcall四个修饰字。为了了解该修饰字对於函式命名的影响，我们可以用以下的程式来测试之：

#ifndef _DLLNAME01_H_#define _DLLNAME01_H_#ifndef DLLNAME#define EXTERN __declspec(dllimport)#else#define EXTERN __declspec(dllexport)#endifEXTERN void DllName01(void);EXTERN void _stdcall DllName02(void);EXTERN void _cdecl DllName03(void);EXTERN void _pascal DllName04(void);EXTERN void _fastcall DllName05(void);};#endif

以上为程式的定义，同时我们可以在 .CPP档中撰写相对应的空函式，然後将其编译成DLL档，再利用TDUMP.EXE或是VC++ 内的DUMPBIN.EXE来观察其内容，由於TDUMP会将函式命名解码，反而会使混淆原来的名称，因此以下的输出是由DUMPBIN.EXE得来。

函式定义 DLL内的函式名摘要说明void DllName01(void) @DllName01$qv 因为是CPP程式码void _stdcall DllName02(void) @DllName02$QQsv 所以函式名都被修void _cdecl DllName03(void) @DllName03$qv 饰过。void _pascal DllName04(void) @DLLNAME04$QVvoid _fastcall DllName05(void) @DllName05$qqrv

以上结果是否令你丈二金钢、摸不着头绪。这是因为我们的程式名称若以CPP为延伸名，C++Builder会以C++ 特有的命名方式来为函式命名，这种命名方式会在函式名称後加上其使用参数的性质，如参数类别等。这在C++ 中有一个非凡的名称，叫做mangled name，这是一种为了要实作出多载函式所发出的命名规则。（注：在C++ 中Add(int) 和Add(double) 可以同时存在，因此必须在object code区分之）。同时这种命名方式由於各个编译器厂商使用的方式各不相同，因此在撰写DLL时要避免使用之。为了要避开以上问题，我们改以下列的宣告方式：

#define _DLLNAME01_H_#ifndef DLLNAME#define EXTERN __declspec(dllimport)#else#define EXTERN __declspec(dllexport)#endifextern "C" {EXTERN void DllName011(void);EXTERN void _stdcall DllName022(void);EXTERN void _cdecl DllName033(void);EXTERN void _pascal DllName044(void);EXTERN void _fastcall DllName055(void);};#endif
其中extern "C" ; 是用来告诉编译器使用C的命名方式，不要使用C++ 的mangled name。若是其中只有一个函式时，你可以直接以下列方式宣告之：extern "C" void __stdcall ShowImage();
现在我们可以检视除去mangled name後的函式名称：
函式定义 DLL内的函式名摘要说明void DllName01(void) _DllName01 名称加底线void _stdcall DllName02(void) DllName02 名称未变void _cdecl DllName03(void) _DllName03 名称加底线void _pascal DllName04(void) DLLNAME04 名称大写void _fastcall DllName05(void) @DllName05 名称加@
以上我们可得知，在未加修饰字时和使用_cdecl修饰字时的名称是一样的。而 _pascal修饰字所产生的函式名则和16位元的标准DLL 函式名相同（这在VC++ 是不被接受的），__fastcall的函式名称则加上 @。
其中在WIN32中使用最多的是 _stdcall修饰字，这也是你要撰写一个可以和其他语言共同使用时所使用的修饰字，其次则为 __cdecl修饰字，这是用来传送不定参数型别的函式如printf、sprintf等使用的。其馀两者几乎在DLL没有机会使用。
结论：由上可知，在C++Builder中撰写DLL时必须注重以下事项：

使用 __declspec(dllimport）及 __declspec（dllexport）的标准型式。
注重C++ 的函式名称编码（mangled name）。
注重修饰字的使用。除非使用不定参数的函式，否则必使用 __stdcall修

饰字。（4）不要把 __declspec的使用和 __stdcall混淆了。此二者并没有绝对的相关性。即使是程式老手都可能栽在此处，切记，切记！
怎麽样，在看完了以上的介绍後，是否有晃然大悟的感觉。在了解以上的规则後，今後不论在撰写或是使用DLL时遭遇连结的问题时，应该难不倒你吧！最後，我们将标准的DLL宣告方式列於後，以加深你的印象：
#ifndef _SHOWIMG_H_#define _SHOWIMG_H_#ifndef IMGDLL#define EXTERN __declspec(dllimport)#else#define EXTERN __declspec(dllexport)#endifextern "C" EXTERN void __stdcall ShowImage(void);#endif
语言双雄' C++Builder 和Visual C++ 连结
前面我们已经把关於C++Builder撰写DLL所应注重到的事项介绍完了，现在我们来谈另一个重点 - C++Builder和Visual C++ 的连结。若是你没有使用过Visual C++ 的话，可以将此部份略去。若是你在程式设计时必须使用到Visual C++ 的DLL或是必须提供DLL给VC++ 或是VB使用时，也许会带给你意想不到的收获。
VC++ 使用C++Builder的DLL函式

在Visual C++ 中使用C++Builder的DLL的函式方法和在C++Builder中使用大同小异，唯有几件事情必须要注重。
（一）Visual C++ 的LIB档格式和C++Builder的LIB格式不同，因此你必须重新产生一个 LIB。不过，可惜的是VC++ 在32位元的版本中并未提供IMPLIB.EXE函式（这点一直令许多人百思不解），因此你无法很方便地产生LIB档。解决方法有二：其一是在VC++ 内撰写一个同名称的空的DLL函式，令其产生LIB档，其二则是使用 LoadLibrary、GetProcAddress式的明确呼叫方式。（二）使用前面提到的标准写法。
C++Builder中使用VC++ 的DLL函式
在C++Builder中使用VC++ 的DLL函式时要注重的是Microsoft在Visual C++ 中使用的非凡命名规则。在VC++ 中命名规则除了前面谈到的几项之外，它还使用了一个非凡的参数命名法，简言之，就是在函数名称後面加上参数的大小，这种命名方法会造成C++Builder，VB，Delphi使用的上的困扰。举例来说
extern "C" _declspec(dllexport) void __stdcall ShowImage(void);
在VC++ 中产生的函式名称为ShowImage@0（其中0表示参数大小），而不是如在C++Builder中产生的ShowImage，这是VC++ 已知的问题，这个问题也造成了很多使用non-VC++ 的使用者的问题，解决之道是在该DLL的DEF档中加上以下的叙述EXPORTSShowImage=ShowImage@0如此便可以产生正确的函式名了，若是你不想修改DEF档，你也可以在程式中加入以下的连结指引#pragma comment(linker,"/exports:ShowImage=ShowImage@0")假设你不确定其正确的名称，可以利用DumpBin或是TDump观察之。
以上是针对VC++ 的程式设计的所作的额外说明。最後我们以一个VC++ 程式呼叫本单元的About Dialog DLL做为结束。
动态链结函式库（DLL-Dynamic Linked Library）（图五）

此程式的要害程式码如下：void CVcusedllApp::OnAppAbout(){void (*ShowImage)(void);HINSTANCE hInst;hInst = LoadLibrary("DLLSAMP2.DLL");(FARPROC &)ShowImage=GetProcAddress(hInst,"ShowImage");ShowImage();FreeLibrary(hInst);}

上一篇：一个模拟lc 的数字显示控制台程序

下一篇：学数学也要学点偷懒的技术