C/C++动态链接库（dll）文件解析_c++ dll

1.动态链接库（dll）概述

        没接触dll之前觉得它很神秘，就像是一个黑盒子，既不能直接运行，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他dll调用来完成某项工作的函数，只有在其他模块调用dll中的函数时，dll才发挥作用。
        在实际编程中，我们可以把完成某项功能的函数放在一个动态链接库里，然后提供给其他程序调用。像Windows API中所有的函数都包含在dll中，如Kernel32.dll, User32.dll, GDI32.dll等。那么dll究竟有什么好处呢？

1.1 静态库和动态库

• 静态库：函数和数据被编译进一个二进制文件（扩展名通常为.lib）,在使用静态库的情况下，在编译链接可执行文件时，链接器从静态库中复制这些函数和数据，并把它们和应用程序的其他模块组合起来创建最终的可执行文件（.exe）。当发布产品时，只需要发布这个可执行文件，并不需要发布被使用的静态库。
• 动态库：在使用动态库时，往往提供两个文件：一个引入库（.lib，非必须）和一个.dll文件。这里的引入库和静态库文件虽然扩展名都是.lib，但是有着本质上的区别，对于一个动态链接库来说，其引入库文件包含该动态库导出的函数和变量的符号名，而.dll文件包含该动态库实际的函数和数据。

1.2 使用动态链接库的好处

1. 可以使用多种编程语言编写：比如我们可以用VC++编写dll，然后在VB编写的程序中调用它。
2. 增强产品功能：可以通过开发新的dll取代产品原有的dll，达到增强产品性能的目的。比如我们看到很多产品踢动了界面插件功能，允许用户动态地更换程序的界面，这就可以通过更换界面dll来实现。
3. 提供二次开发的平台：用户可以单独利用dll调用其中实现的功能，来完成其他应用，实现二次开发。
4. 节省内存：如果多个应用程序使用同一个dll，该dll的页面只需要存入内存一次，所有的应用程序都可以共享它的页面，从而节省内存。

2、生成动态链接库（dll文件）

1、使用VS生成动态链接库的步骤：
（1）新建一个win32控制台工程，并在应用程序设置窗口中选择“Dll”选项，附加选项选择“空项目”。如下图：

（2）创建完工程之后，添加源文件，在源文件中写上想导出到dll文件的函数。函数声明之前应该加上“_declpec(dllexport)”表示函数输出为动态链接库。除此之外，还要在函数名前面加上调用约定。因为c/c++语言默认的调用约定是“_cdecl”，如果采用“_cdecl”调用约定，可以不用写。如果使用“_stdcall”和“_fastcall”调用约定，则要进行说明。下图是一个简单的例子：

        图中有三个函数，分别采用的调用约定是“_cdecl”,”_stdcall”和”_fastcall”。调用约定会给函数名加上一些修饰，不同的调用约定给函数名的修饰是不一样的，因此要慎重地使用调用约定。
（3）编译。在菜单栏上的“生成”中点击“生成解决方案”即可生成动态链接库。如果编译成功，到工程文件夹下面的Debug文件夹里头可以找到后缀名为dll和lib连个文件。其中，lib文件保存着函数的相关定义和索引，其作用类似于头文件，而dll文件是函数的实现部分，是不可缺少的。

2、生成动态链接库时应注意的事项
（1）函数声明前面加上“_declspec(dllexport)”表明函数将输出为动态链接库，是必不可少的，
（2）导出的函数如果不是采用C/C++默认的“_cdecl”的调用约定，则要特别说明。使用调用约定时，应考虑到以后调用该函数的问题，调用时使用的调用约定只有与生成时设置的调用约定相一致时，才能调用。也就是说，如果生成dll文件时，给函数设置的调用约定为“_stdcall”，而调用该函数时使用的调用约定是“_cdecl”，那么将会无法找到该函数。
（3）在相同的调用约定下，采用不同的编译器，对函数名的修饰是不一样的。比如，同是采用”_cdecl”调用约定，C语言和C++语言导出的dll文件中，函数的修饰名是不一样的。如果要C语言风格的dll文件，就要再加上“extern C”进行修饰，或者把源文件名的后缀改为.c。如果是要C++风格的dll文件，则源文件名后缀必须为.cpp。下图是生成C风格的dll文件例子：

        前两个函数将会导出为C风格的dll，而后一个函数被导出为C++风格的dll。如果把源文件后缀改为.c，那么所有的函数都会被导出为C风格的dll。

3、隐式调用动态链接库

1、C语言调用C语言的dll文件
如图，有三个函数被导出到dll，前两个是C语言风格的，后一个是C++风格的。C语言是无法用常规方法调用C++风格的dll。

（1）新建一个控制台工程，添加一个源文件，并将源文件的后缀改为.c，告诉编译器这是一个C语言程序。
（2）将lib文件和dll文件放在与源文件相同的目录下。
（3）在程序的开头要加上#pragma comment(lib,”mydll.lib”)，第一个参数必须是lib，第二个个参数是lib文件的文件名。函数调用前要先声明，函数的声明需要加上调用约定修饰。如下图：

（4）生成解决方案，如果没有错误，运行程序将会输出正确的结果。

2、C++调用C语言的dll
        在C++程序中，要调用C语言的dll，要声明一下调用的函数是C语言风格的。方法是在函数声明时加上 extern “C”修饰。新建一个控制台工程，添加一个cpp文件，源文件中的代码如图所示：

 3、C++调用C++的dll

        C++调用C++的dll，只需在函数声明时加上调用约定修饰。如下图：

 

 4、动态加载dll

        以上的调用dll的方法都是属于静态调用类型的，一般是需要有lib文件的。如果采用动态加载dll，则不需要lib文件，只需dll文件就足够了。动态加载dll需要用到两个函数，一个是LoadLibrary，另一个是GetProcAddress，这两个函数都包含在window.h头文件中。值得注意的是，动态加载dll文件的方法，一般只能调用C语言风格的，且调用约定为“_cdecl”的函数。下图是动态加载dll的例子：

        上面说，动态加载dll的方法一般适合调用C风格的、且调用约定为“_cdecl”的函数，那是因为C风格的、且调用约定为“_cdecl”的函数的函数名不会被修饰，源文件写的是什么样子，dll文件中就是什么样子。当然，调用C++风格的，且不是“_cdecl”约定的函数也是可以的，只是很麻烦。由于编译器类型（C或C++）和调用约定都会对函数的名称进行修饰，使得dll文件中的函数名称不再是源文件所写的那样。GetProcAddress函数是通过函数名来查找函数入口的，因此，只要知道dll文件中的函数修饰名，将函数修饰名传给GetProcAddress函数，就可以获得函数的指针。那么如何知道dll文件中函数的修饰名呢？这就需要用到一些分析软件了，比如depends这个软件就可以查看dll文件的函数名称。下图是使用depends软件查看dll中的函数。可以看到Add和Multi函数在dll文件中的修饰名分别是?Add@@YGHHH@Z 和 ?Multi@@YGHHH@Z。

        是不是所有的函数都可以通过查找其在dll文件中的修饰名来获取函数指针呢？为此，我做了一些实验，实验未必充分，但也可以得出一些结论：
（1）往GetProcAddress函数中传入函数在dll的修饰名，如果dll中的函数采用的是“_cdecl”调用约定，无论是C风格的还是C++风格的，都不会报错，函数调用的结果也是正确的。下图是调用采用“_cdecl”调用约定的函数：

        从实验结果来看，对于调用约定为“_cdecl”的函数，只要能通过depends找到函数的修饰名，就可以调用该函数。函数调用的结果是正确的。

（2）往GetProcAddress函数中传入函数在dll的修饰名，如果dll中的函数采用的是“_stdcall”调用约定，程序运行时会报错，但是忽略错误，调用的结果却是正确的。下图是调用“_stdcall”约定的函数：

 

 从实验结果来看，调用“_stdcall”约定的函数，是会报错的，但结果仍然正确。

（3）往GetProcAddress函数中传入函数在dll的修饰名，如果dll中的函数采用的是“_fastcall”调用约定，那么程序运行不会报错，但调用结果却是错误的！下图是调用“_fastcall”约定的函数：

        很让人郁闷的是，调用“_fastcall”约定的函数，程序运行时不会报错，但是调用的结果却是错得离谱。2+3=-1672607445这是什么鬼？原因不明。

（4）结论：通过使用LoadLibrary函数和GetProcAddress函数来动态加载dll文件，这种方法只适用于调用“_cedcl”约定的函数，只要是采用“_cdecl”约定的，不管是C风格的还是C++风格的，都可以正常地被调用。如果是其他调用约定，无论是C风格还是C++风格的函数，都无法正常调用。

5、两种加载方式对比

通过以上的例子，可以看到隐式链接和动态加载两种加载dll的方式各有优点。

• 隐式链接方式实现简单，一开始就把dll加载进来，在需要调用的时候直接调用即可。但是如果程序要访问十多个dll，如果都采用隐式链接方式加载他们的话，在该程序启动时，这些dll都需要被加载到内存中，并映射到调用进程的地址空间，这样将加大程序的启动时间。而且一般来说，在程序运行过程中只是在某个条件满足的情况下才需要访问某个dll中的函数，如在上述例子中，我只有在点击按钮时才需要访问dll，其他情况下并不需要访问。这样如果所有dll都被加载到内存中，资源浪费是比较严重的。

• 显示加载的方法则可以解决上述问题，dll只有在需要用到的时候才会被加载到内存中。另外，其实采用隐式链接方式访问dll时，在程序启动时也是通过调用LoadLibrary函数加载该进程需要的动态链接库的。