链接库动态链接库详细说明

2020-02-24 14:37:52

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供稿：网友

windows中，链接库分为两种类型：静态链接库.lib和动态链接库.dll。其中动态链接库在被使用的时候，通常还提供一个.lib，称为引入库，它主要提供被Dll导出的函数和符号名称，使得链接的时候能够找到dll中对应的函数映射。
静态链接库和动态链接库的作用相似，都是提供给其他程序进行调用的资源。其中，动态链接库的调用方法分隐式调用（静态导入调用）和显示调用（动态导入调用）。

编译环境：
Microsoft Visual Stdio 2010
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DLL导出符号
例，首先生成一个dll1.dll和dll1.lib

// DLL1工程，dll1.cpp
// _declspec(dllexport)为导出符号
_declspec(dllexport) int add(int a, int b)
{
return a + b;
}

利用微软的depends工具查看dll1.dll，导出的符号如下：

其中各字段意义：Ordinal（符号序号，后面使用GetProcAddress的时候，参考的数值），Hint（这个我也不是太明白，据说是不用了解），Function（这个就是函数导出后的符号名称了），EntryPoint（这个是函数在DLL中的地址）。
这里之所以函数的名称变成了这样子，是因为使用的编译器默认使用C++方式进行编译，由于C++支持重载，那么需要给函数名增加额外的符号，来使与同名的重载函数区分开来，才能在DLL中通过符号名来进行定位。
这里可以做个简单的测试，新建控制台测试工程DllTest如下。

// DllTest工程，DllTest.cpp
#include 
using namespace std;
int main(void)
{
// extern int add(int a, int b);
// _declspec(dllimport)是导入声明，这种方式比上面的方式更有效，同时编译器能边编译出更加高效的代码。
_declspec(dllimport) int add(int a, int b);
cout getchar();
return 0;
}

编译链接，提示链接错误 error LNK2019: unresolved external symbol "__declspec(dllimport) int cdecl add(int,int)" (__imp_?add@@YAHHH@Z) referenced in function _main，很明显的编译器在编译的时候，把add函数也给重命名了，并且和上面用depends查看的一样。意思是没有找到这个符号的定义。

添加代码后如下：（注意，我这里两个工程的输出目录都是在和解决方案同目录的debug下，为了避免每次修改都重新拷贝lib文件，直接使用相对路径声明。）

// DllTest工程，DllTest.cpp
#include 
using namespace std;
#pragma comment(lib, "../debug/dll1.lib") // 显示的声明要链接dll1.lib，隐式调用
int main(void)
{
// extern int add(int a, int b);
// _declspec(dllimport)是导入声明，这种方式比上面的方式更有效，同时编译器能边编译出更加高效的代码。
_declspec(dllimport) int add(int a, int b);
cout getchar();
return 0;
}

编译运行后，使用depends工具对DllTest.exe查看其依赖的输入信息如下：

可以看出，DllTest.exe通过dll1.lib，引入了对dll1.dll的依赖。

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DLL提供的头文件
通常情况下，当得到一个.dll的时候，我们无法得知其提供了哪些函数调用（准确来说，应该是调用方式。因为我们可以利用depends工具查看dll导出的函数及其序号，当然也许可能有其他的方式去知道具体怎么使用，但是肯定无法得知内部具体实现细节。），因此为了方便被使用，通常会提供一个对应该dll的.h文件，来声明其提供给客户端使用的方式和说明等信息。客户端使用该头文件对所使用的接口进行导入。但是为了避免很多地方都出现这些函数的声明，通常在客户端直接在.h文件中对所有接口进行导入，而在Dll编译时，则作为导出使用。方法如下：

// DLL1工程，dll1.h
#ifndef DLL1_API
#define DLL1_API _declspec(dllimport)
#endif
// 以上代码表示，如果在包含该头文件之前，没有定义DLL1_API宏，那么后面所有DLL1_API宏都展开为_declspec(dllimport)，即导入。
// 因为通常情况下客户端不会去定义这个宏（当然，假设这个宏不会被客户端中其他文件定义），所以客户端使用该头文件的时候，都是用于导入。
DLL1_API int add(int a, int b);

// DLL1工程，dll1.cpp
#define DLL1_API _declspec(dllexport)
// 注意上面这行，在头文件被包含前，先定义了DLL1_API这个宏，使得头文件中DLL1_API都被展开为_declspec(dllexport)了，从而声明函数作为导出。
#include "dll1.h"
// 在头文件中进行了导出声明的函数，就不用再声明导出了。
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}

相应的，TestDll工程中包含.h文件后，也不用再去申明了。

// DllTest工程，DllTest.cpp
#include 
using namespace std;
#include "../dll1/dll1.h" // 包含该头文件之后，后面就不需要再申明了
#pragma comment(lib, "../debug/dll1.lib") // 显示的声明要链接dll1.lib，隐式调用
int main(void)
{
cout getchar();
return 0;
}

以上基本解释了为什么通常引用dll的时候都有一个头文件，并且头文件内有很多#ifndef之类的东东了。

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动态链接库导出类
当然，动态链接库也能导出类，要注意的是声明的方式为class DLL1_API CSample，而不是DLL1_API class CSample。
同时，要注意导出类的同时，其所有成员函数也已经导出，但是仍然遵循类成员变量访问权限限制。
如果单独导出类的成员函数（声明方式和全局函数一样），那么在客户端可以实例化类对象，并调用导出的成员函数，不能调用没导出的成员函数（即使是public的）。

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改编了的符号名
在导出符号时，讲过C++会对函数名进行改编，以支持函数重载。那么就会存在一个问题，如果使用不用的C++编译器（导致编译出的符号名不同）或者客户端使用C编译器调用，就会出现LNK2019这样的链接错误，找不到符号。这个问题很大的限制了DLL的使用范围。
解决方法1：
使用extern “C”(注意这个C一定要大写）前置申明，表明函数是以C的方式编译链接的。C方式编译连接导出的函数不会改编符号名，因而可以避免上述问题。

// DLL1工程，dll1.h
#ifndef DLL1_API
#define DLL1_API extern "C" _declspec(dllimport)
#endif
// 以上代码表示，如果在包含该头文件之前，没有定义DLL1_API宏，那么后面所有DLL1_API宏都展开为_declspec(dllimport)，即导入。
// 因为通常情况下客户端不会去定义这个宏（当然，假设这个宏不会被客户端中其他文件定义），所以客户端使用该头文件的时候，都是用于导入。
DLL1_API int add(int a, int b);
//class CSample
//{
//public:
// DLL1_API int substract(int a,int b);// 这种情况下，导出类成员函数，编译不能通过的
//};

这里要注意.h和.cpp中都要加上extern “C”，使得导入和导出都用C编译方式。

// DLL1工程，dll1.cpp
#define DLL1_API extern "C" _declspec(dllexport)
// 注意上面这行，在头文件被包含前，先定义了DLL1_API这个宏，使得头文件中DLL1_API都被展开为_declspec(dllexport)了，从而声明函数作为导出。
#include "dll1.h"
// 在头文件中进行了导出声明的函数，就不用再声明导出了。
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
//
//int CSample::substract(int a,int b)
//{
// return a - b;
//}

然后用depends进行查看：

导出的函数符号名和函数声明时一样了。由于客户端使用的时候，导入也是用的extern “C”方式，因此客户端在编译链接的时候，也使用的是函数原名称符号。
显示，由于使用的是C编译链接方式，C++的类和成员函数的导出就不能用这种方式了。
此外，如果我们在给函数声明加上标准调用约定：DLL1_API int _stdcall add(int a, int b);（注意，在函数的定义中也要加上_stdcall）。那么编译出来的结果使用depends查看符号名为_add@8，也就是说符号名称又改了。
解决方法2：
使用模块定义文件.def，这种文件的格式规范查看MSDN，搜索.def即可。其中LIBRARY命令用于指名该def文件用于导出库文件，EXPORTS用于指名导出函数符号名。也就是说，.def文件主要就用于控制导出符号等信息。

LIBRARY dll1
EXPORTS
add11=add

我这里给add函数别名为add11，注意同时需要在.h文件中声明add为add11（作用就是提供给客户端使用，当然其实也可以直接在客户端声明函数为add11，前提是你知道该函数的定义方式等）。一旦提供了.def之后，.cpp中提供的任何调用约定都不再生效，因为.def指定了生成的符号名了。这里只要明白，.def控制了Dll的导出符号，客户端使用的时候，只要提供了声明，并且链接上.lib文件，就能够使用了。
补充一句：VC6.0以后的IDE都需要在链接选项（LINK）的input-》module define file中，指明.def文件，编译器才会去使用这个.def文件。

备注：
这一块关于调用约定，以及加不加extern “C”，目前我还比较混乱。等了解了之后，再来这里进行补充，欢迎看客给我提供有关这一块比较好的介绍资料。

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显示链接（动态导入链接）
前面有提到让导出的函数没有名字，那么客户端如何对其进行调用呢。就是使用符号表中的ordinal了（可以通过工具进行查看），当然也可以使用函数名进行导入。动态导入不需要lib文件和.h文件（如果知道函数名的话）。

// DllTest工程，DllTest.cpp
#include 
using namespace std;
#include 
int main(void)
{
HMODULE hModule = ::LoadLibraryA("dll1.dll");
if(NULL != hModule)
{
typedef int (*ADDPROC)(int a, int b);
//ADDPROC add = (ADDPROC)::GetProcAddress(hModule, "add11"); // 通过函数名导入
ADDPROC add = (ADDPROC)::GetProcAddress(hModule, MAKEINTRESOURCEA(1)); // 通过ordinal导入，注意第二个参数此时数值要放在低字节位置，具体参见MSDN说明。
if(NULL != add)
cout ::FreeLibrary(hModule);
}
getchar();
return 0;
}

值得一提的是，根据函数名称进行动态导入的时候，实际上也是根据符号名的，也就是说，dll提供的符号名要和提供给用户的函数声明一致。

此外，动态导入动态链接库时，.exe时无法查看到需要的输入信息的。

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后记
第一次写这么详细和这么长的博文，可以看出来写到后面的时候已经越来越粗糙了。因为写到后来的时候，自己都已经不知道要写什么了，因为如果再扩展下去，需要增加的东西就太多了。同时也有一部分原因是后面的内容我理解的不是太透彻，同时使用的也很少。总之这会我脑子已经相当混乱了。在这里对那些写博客的大侠们表示深深的敬佩。
以上就是链接库动态链接库详细说明的介绍，希望小编整理的相关知识和资料都对你们有所帮助，更多内容请继续关注武林技术频道网站！

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