一、前言
自從微軟推出16位的Windows操作系統(tǒng)起，此后每種版本的Windows操作系統(tǒng)都非常依賴于動態(tài)鏈接庫(DLL)中的函數(shù)和數(shù)據(jù)，實(shí)際上Windows操作系統(tǒng)中幾乎所有的內(nèi)容都由DLL以一種或另外一種形式代表著，例如顯示的字體和圖標(biāo)存儲在GDI DLL中、顯示W(wǎng)indows桌面和處理用戶的輸入所需要的代碼被存儲在一個(gè)User DLL中、Windows編程所需要的大量的API函數(shù)也被包含在Kernel DLL中。
在Windows操作系統(tǒng)中使用DLL有很多優(yōu)點(diǎn)，最主要的一點(diǎn)是多個(gè)應(yīng)用程序、甚至是不同語言編寫的應(yīng)用程序可以共享一個(gè)DLL文件，真正實(shí)現(xiàn)了資源"共享"，大大縮小了應(yīng)用程序的執(zhí)行代碼，更加有效的利用了內(nèi)存；使用DLL的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是DLL文件作為一個(gè)單獨(dú)的程序模塊，封裝性、獨(dú)立性好，在軟件需要升級的時(shí)候，開發(fā)人員只需要修改相應(yīng)的DLL文件就可以了，而且，當(dāng)DLL中的函數(shù)改變后，只要不是參數(shù)的改變,程序代碼并不需要重新編譯。這在編程時(shí)十分有用，大大提高了軟件開發(fā)和維護(hù)的效率。
既然DLL那么重要，所以搞清楚什么是DLL、如何在Windows操作系統(tǒng)中開發(fā)使用DLL是程序開發(fā)人員不得不解決的一個(gè)問題。本文針對這些問題，通過一個(gè)簡單的例子，即在一個(gè)DLL中實(shí)現(xiàn)比較最大、最小整數(shù)這兩個(gè)簡單函數(shù)，全面地解析了在Visual C++編譯環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)DLL的過程，文章中所用到的程序代碼在Windows98系統(tǒng)、Visual C++6.0編譯環(huán)境下通過。
二、DLL的概念
DLL是建立在客戶/服務(wù)器通信的概念上，包含若干函數(shù)、類或資源的庫文件，函數(shù)和數(shù)據(jù)被存儲在一個(gè)DLL（服務(wù)器）上并由一個(gè)或多個(gè)客戶導(dǎo)出而使用，這些客戶可以是應(yīng)用程序或者是其它的DLL。DLL庫不同于靜態(tài)庫，在靜態(tài)庫情況下，函數(shù)和數(shù)據(jù)被編譯進(jìn)一個(gè)二進(jìn)制文件（通常擴(kuò)展名為*.LIB），Visual C++的編譯器在處理程序代碼時(shí)將從靜態(tài)庫中恢復(fù)這些函數(shù)和數(shù)據(jù)并把他們和應(yīng)用程序中的其他模塊組合在一起生成可執(zhí)行文件。這個(gè)過程稱為"靜態(tài)鏈接"，此時(shí)因?yàn)閼?yīng)用程序所需的全部內(nèi)容都是從庫中復(fù)制了出來，所以靜態(tài)庫本身并不需要與可執(zhí)行文件一起發(fā)行。
在動態(tài)庫的情況下，有兩個(gè)文件，一個(gè)是引入庫（.LIB）文件，一個(gè)是DLL文件，引入庫文件包含被DLL導(dǎo)出的函數(shù)的名稱和位置，DLL包含實(shí)際的函數(shù)和數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序使用LIB文件鏈接到所需要使用的DLL文件，庫中的函數(shù)和數(shù)據(jù)并不復(fù)制到可執(zhí)行文件中，因此在應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件中，存放的不是被調(diào)用的函數(shù)代碼，而是DLL中所要調(diào)用的函數(shù)的內(nèi)存地址，這樣當(dāng)一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行是再把程序代碼和被調(diào)用的函數(shù)代碼鏈接起來，從而節(jié)省了內(nèi)存資源。從上面的說明可以看出，DLL和.LIB文件必須隨應(yīng)用程序一起發(fā)行，否則應(yīng)用程序?qū)a(chǎn)生錯(cuò)誤。
微軟的Visual C++支持三種DLL，它們分別是Non-MFC Dll（非MFC動態(tài)庫）、Regular Dll（常規(guī)DLL）、Extension Dll（擴(kuò)展DLL）。Non-MFC DLL指的是不用MFC的類庫結(jié)構(gòu)，直接用C語言寫的DLL，其導(dǎo)出的函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的C接口，能被非MFC或MFC編寫的應(yīng)用程序所調(diào)用。Regular DLL:和下述的Extension Dlls一樣，是用MFC類庫編寫的，它的一個(gè)明顯的特點(diǎn)是在源文件里有一個(gè)繼承CWinApp的類（注意：此類DLL雖然從CWinApp派生，但沒有消息循環(huán)）,被導(dǎo)出的函數(shù)是C函數(shù)、C++類或者C++成員函數(shù)（注意不要把術(shù)語C++類與MFC的微軟基礎(chǔ)C++類相混淆），調(diào)用常規(guī)DLL的應(yīng)用程序不必是MFC應(yīng)用程序，只要是能調(diào)用類C函數(shù)的應(yīng)用程序就可以，它們可以是在Visual C++、Dephi、Visual Basic、Borland C等編譯環(huán)境下利用DLL開發(fā)應(yīng)用程序。
常規(guī)DLL又可細(xì)分成靜態(tài)鏈接到MFC和動態(tài)鏈接到MFC上的，這兩種常規(guī)DLL的區(qū)別將在下面介紹。與常規(guī)DLL相比，使用擴(kuò)展DLL用于導(dǎo)出增強(qiáng)MFC基礎(chǔ)類的函數(shù)或子類，用這種類型的動態(tài)鏈接庫，可以用來輸出一個(gè)從MFC所繼承下來的類。
擴(kuò)展DLL是使用MFC的動態(tài)鏈接版本所創(chuàng)建的，并且它只被用MFC類庫所編寫的應(yīng)用程序所調(diào)用。例如你已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)從MFC的CtoolBar類的派生類用于創(chuàng)建一個(gè)新的工具欄，為了導(dǎo)出這個(gè)類，你必須把它放到一個(gè)MFC擴(kuò)展的DLL中。擴(kuò)展DLL 和常規(guī)DLL不一樣，它沒有一個(gè)從CWinApp繼承而來的類的對象，所以，開發(fā)人員必須在DLL中的DllMain函數(shù)添加初始化代碼和結(jié)束代碼。
三、動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建
在Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境下，打開File\New\Project選項(xiàng)，可以選擇Win32 Dynamic-Link Library或MFC AppWizard[dll]來以不同的方式來創(chuàng)建Non-MFC Dll、Regular Dll、Extension Dll等不同種類的動態(tài)鏈接庫。
1． Win32 Dynamic-Link Library方式創(chuàng)建Non-MFC DLL動態(tài)鏈接庫
每一個(gè)DLL必須有一個(gè)入口點(diǎn)，這就象我們用C編寫的應(yīng)用程序一樣，必須有一個(gè)WINMAIN函數(shù)一樣。在Non-MFC DLL中DllMain是一個(gè)缺省的入口函數(shù)，你不需要編寫自己的DLL入口函數(shù)，用這個(gè)缺省的入口函數(shù)就能使動態(tài)鏈接庫被調(diào)用時(shí)得到正確的初始化。如果應(yīng)用程序的DLL需要分配額外的內(nèi)存或資源時(shí)，或者說需要對每個(gè)進(jìn)程或線程初始化和清除操作時(shí)，需要在相應(yīng)的DLL工程的.CPP文件中對DllMain()函數(shù)按照下面的格式書寫。
BOOL APIENTRY DllMain(HANDLE hModule,DWORD ul_reason_for_call,LPVOID lpReserved)
{
switch( ul_reason_for_call )
{
case DLL_PROCESS_ATTACH:
.......
case DLL_THREAD_ATTACH:
.......
case DLL_THREAD_DETACH:
.......
case DLL_PROCESS_DETACH:
.......
}
return TRUE;
} |
參數(shù)中，hMoudle是動態(tài)庫被調(diào)用時(shí)所傳遞來的一個(gè)指向自己的句柄(實(shí)際上，它是指向_DGROUP段的一個(gè)選擇符)；ul_reason_for_call是一個(gè)說明動態(tài)庫被調(diào)原因的標(biāo)志，當(dāng)進(jìn)程或線程裝入或卸載動態(tài)鏈接庫的時(shí)候，操作系統(tǒng)調(diào)用入口函數(shù)，并說明動態(tài)鏈接庫被調(diào)用的原因，它所有的可能值為：DLL_PROCESS_ATTACH: 進(jìn)程被調(diào)用、DLL_THREAD_ATTACH: 線程被調(diào)用、DLL_PROCESS_DETACH: 進(jìn)程被停止、DLL_THREAD_DETACH: 線程被停止；lpReserved為保留參數(shù)。到此為止，DLL的入口函數(shù)已經(jīng)寫了，剩下部分的實(shí)現(xiàn)也不難，你可以在DLL工程中加入你所想要輸出的函數(shù)或變量了。
我們已經(jīng)知道DLL是包含若干個(gè)函數(shù)的庫文件，應(yīng)用程序使用DLL中的函數(shù)之前，應(yīng)該先導(dǎo)出這些函數(shù)，以便供給應(yīng)用程序使用。要導(dǎo)出這些函數(shù)有兩種方法，一是在定義函數(shù)時(shí)使用導(dǎo)出關(guān)鍵字_declspec(dllexport)，另外一種方法是在創(chuàng)建DLL文件時(shí)使用模塊定義文件.Def。需要讀者注意的是在使用第一種方法的時(shí)候，不能使用DEF文件。下面通過兩個(gè)例子來說明如何使用這兩種方法創(chuàng)建DLL文件。
1）使用導(dǎo)出函數(shù)關(guān)鍵字_declspec(dllexport)創(chuàng)建MyDll.dll，該動態(tài)鏈接庫中有兩個(gè)函數(shù)，分別用來實(shí)現(xiàn)得到兩個(gè)數(shù)的最大和最小數(shù)。在MyDll.h和MyDLL.cpp文件中分別輸入如下原代碼：
//MyDLL.h
extern "C" _declspec(dllexport) int Max(int a, int b);
extern "C" _declspec(dllexport) int Min(int a, int b);
//MyDll.cpp
#include<stdio.h></stdio.h>
#include"MyDll.h"
int Max(int a, int b)
{
if(a>=b)return a;
else
return b;
}
int Min(int a, int b)
{
if(a>=b)return b;
else
return a;
} |
該動態(tài)鏈接庫編譯成功后，打開MyDll工程中的debug目錄，可以看到MyDll.dll、MyDll.lib兩個(gè)文件。LIB文件中包含DLL文件名和DLL文件中的函數(shù)名等，該LIB文件只是對應(yīng)該DLL文件的"映像文件"，與DLL文件中，LIB文件的長度要小的多，在進(jìn)行隱式鏈接DLL時(shí)要用到它。讀者可能已經(jīng)注意到在MyDll.h中有關(guān)鍵字"extern C"，它可以使其他編程語言訪問你編寫的DLL中的函數(shù)。
2）用.def文件創(chuàng)建工程MyDll
為了用.def文件創(chuàng)建DLL，請先刪除上個(gè)例子創(chuàng)建的工程中的MyDll.h文件，保留MyDll.cpp并在該文件頭刪除#include MyDll.h語句，同時(shí)往該工程中加入一個(gè)文本文件，命名為MyDll.def，再在該文件中加入如下代碼：
LIBRARY MyDll
EXPORTS
Max
Min
其中LIBRARY語句說明該def文件是屬于相應(yīng)DLL的，EXPORTS語句下列出要導(dǎo)出的函數(shù)名稱。我們可以在.def文件中的導(dǎo)出函數(shù)后加@n，如Max@1，Min@2，表示要導(dǎo)出的函數(shù)順序號，在進(jìn)行顯式連時(shí)可以用到它。該DLL編譯成功后，打開工程中的Debug目錄，同樣也會看到MyDll.dll和MyDll.lib文件。
2．MFC AppWizard[dll]方式生成常規(guī)/擴(kuò)展DLL
在MFC AppWizard[dll]下生成DLL文件又有三種方式，在創(chuàng)建DLL是，要根據(jù)實(shí)際情況選擇創(chuàng)建DLL的方式。一種是常規(guī)DLL靜態(tài)鏈接到MFC，另一種是常規(guī)DLL動態(tài)鏈接到MFC。兩者的區(qū)別是：前者使用的是MFC的靜態(tài)鏈接庫，生成的DLL文件長度大，一般不使用這種方式，后者使用MFC的動態(tài)鏈接庫，生成的DLL文件長度小；動態(tài)鏈接到MFC的規(guī)則DLL所有輸出的函數(shù)應(yīng)該以如下語句開始：
| AFX_MANAGE_STATE(AfxGetStaticModuleState( )) //此語句用來正確地切換MFC模塊狀態(tài) |
最后一種是MFC擴(kuò)展DLL，這種DLL特點(diǎn)是用來建立MFC的派生類，Dll只被用MFC類庫所編寫的應(yīng)用程序所調(diào)用。前面我們已經(jīng)介紹過，Extension DLLs 和Regular DLLs不一樣，它沒有一個(gè)從CWinApp繼承而來的類的對象，編譯器默認(rèn)了一個(gè)DLL入口函數(shù)DLLMain()作為對DLL的初始化，你可以在此函數(shù)中實(shí)現(xiàn)初始化,代碼如下：
BOOL WINAPI APIENTRY DLLMain(HINSTANCE hinstDll，DWORD reason ，LPVOID flmpload)
{
switch(reason)
{
……………//初始化代碼；
}
return true;
} |
參數(shù)hinstDll存放DLL的句柄，參數(shù)reason指明調(diào)用函數(shù)的原因，lpReserved是一個(gè)被系統(tǒng)所保留的參數(shù)。對于隱式鏈接是一個(gè)非零值，對于顯式鏈接值是零。
在MFC下建立DLL文件，會自動生成def文件框架，其它與建立傳統(tǒng)的Non-MFC DLL沒有什么區(qū)別，只要在相應(yīng)的頭文件寫入關(guān)鍵字_declspec(dllexport)函數(shù)類型和函數(shù)名等，或在生成的def文件中EXPORTS下輸入函數(shù)名就可以了。需要注意的是在向其它開發(fā)人員分發(fā)MFC擴(kuò)展DLL 時(shí)，不要忘記提供描述DLL中類的頭文件以及相應(yīng)的.LIB文件和DLL本身，此后開發(fā)人員就能充分利用你開發(fā)的擴(kuò)展DLL了。
四、動態(tài)鏈接庫DLL的鏈接
應(yīng)用程序使用DLL可以采用兩種方式：一種是隱式鏈接，另一種是顯式鏈接。在使用DLL之前首先要知道DLL中函數(shù)的結(jié)構(gòu)信息。Visual C++6.0在VC\bin目錄下提供了一個(gè)名為Dumpbin.exe的小程序，用它可以查看DLL文件中的函數(shù)結(jié)構(gòu)。另外，Windows系統(tǒng)將遵循下面的搜索順序來定位DLL： 1．包含EXE文件的目錄，2．進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄， 3．Windows系統(tǒng)目錄， 4．Windows目錄，5．列在Path環(huán)境變量中的一系列目錄。
1．隱式鏈接
隱式鏈接就是在程序開始執(zhí)行時(shí)就將DLL文件加載到應(yīng)用程序當(dāng)中。實(shí)現(xiàn)隱式鏈接很容易，只要將導(dǎo)入函數(shù)關(guān)鍵字_declspec(dllimport)函數(shù)名等寫到應(yīng)用程序相應(yīng)的頭文件中就可以了。下面的例子通過隱式鏈接調(diào)用MyDll.dll庫中的Min函數(shù)。首先生成一個(gè)項(xiàng)目為TestDll，在DllTest.h、DllTest.cpp文件中分別輸入如下代碼：
//Dlltest.h
#pragma comment(lib，"MyDll.lib")
extern "C"_declspec(dllimport) int Max(int a,int b);
extern "C"_declspec(dllimport) int Min(int a,int b);
//TestDll.cpp
#include<stdio.h></stdio.h>
#include"Dlltest.h"
void main()
{int a;
a=min(8,10)
printf("比較的結(jié)果為%d\n"，a);
}
|
在創(chuàng)建DllTest.exe文件之前，要先將MyDll.dll和MyDll.lib拷貝到當(dāng)前工程所在的目錄下面，也可以拷貝到windows的System目錄下。如果DLL使用的是def文件，要?jiǎng)h除TestDll.h文件中關(guān)鍵字extern "C"。TestDll.h文件中的關(guān)鍵字Progam commit是要Visual C+的編譯器在link時(shí)，鏈接到MyDll.lib文件，當(dāng)然，開發(fā)人員也可以不使用#pragma comment(lib，"MyDll.lib")語句，而直接在工程的Setting->Link頁的Object/Moduls欄填入MyDll.lib既可。
2．顯式鏈接
顯式鏈接是應(yīng)用程序在執(zhí)行過程中隨時(shí)可以加載DLL文件，也可以隨時(shí)卸載DLL文件，這是隱式鏈接所無法作到的，所以顯式鏈接具有更好的靈活性，對于解釋性語言更為合適。不過實(shí)現(xiàn)顯式鏈接要麻煩一些。在應(yīng)用程序中用LoadLibrary或MFC提供的AfxLoadLibrary顯式的將自己所做的動態(tài)鏈接庫調(diào)進(jìn)來，動態(tài)鏈接庫的文件名即是上述兩個(gè)函數(shù)的參數(shù)，此后再用GetProcAddress()獲取想要引入的函數(shù)。自此，你就可以象使用如同在應(yīng)用程序自定義的函數(shù)一樣來調(diào)用此引入函數(shù)了。在應(yīng)用程序退出之前，應(yīng)該用FreeLibrary或MFC提供的AfxFreeLibrary釋放動態(tài)鏈接庫。下面是通過顯式鏈接調(diào)用DLL中的Max函數(shù)的例子。
#include <studio.h></studio.h>
#include<widows.h></widows.h>
void main(void)
{
typedef int(*pMax)(int a,int b);
typedef int(*pMin)(int a,int b);
HINSTANCE hDLL;
PMax Max
HDLL=LoadLibrary("MyDll.dll");//加載動態(tài)鏈接庫MyDll.dll文件；
Max=(pMax)GetProcAddress(hDLL,"Max");
A=Max(5,8);
Printf("比較的結(jié)果為%d\n"，a);
FreeLibrary(hDLL);//卸載MyDll.dll文件；
} |
在上例中使用類型定義關(guān)鍵字typedef，定義指向和DLL中相同的函數(shù)原型指針，然后通過LoadLibray()將DLL加載到當(dāng)前的應(yīng)用程序中并返回當(dāng)前DLL文件的句柄，然后通過GetProcAddress()函數(shù)獲取導(dǎo)入到應(yīng)用程序中的函數(shù)指針，函數(shù)調(diào)用完畢后，使用FreeLibrary()卸載DLL文件。在編譯程序之前，首先要將DLL文件拷貝到工程所在的目錄或Windows系統(tǒng)目錄下。
使用顯式鏈接應(yīng)用程序編譯時(shí)不需要使用相應(yīng)的Lib文件。另外，使用GetProcAddress()函數(shù)時(shí)，可以利用MAKEINTRESOURCE()函數(shù)直接使用DLL中函數(shù)出現(xiàn)的順序號，如將GetProcAddress(hDLL,"Min")改為GetProcAddress(hDLL, MAKEINTRESOURCE(2))（函數(shù)Min()在DLL中的順序號是2），這樣調(diào)用DLL中的函數(shù)速度很快，但是要記住函數(shù)的使用序號，否則會發(fā)生錯(cuò)誤。
本文通過通俗易懂的方式，全面介紹了動態(tài)鏈接庫的概念、動態(tài)鏈接庫的創(chuàng)建和動態(tài)鏈接庫的鏈接，并給出個(gè)簡單明了的例子，相信讀者看了本文后，能夠創(chuàng)建自己的動態(tài)鏈接庫并應(yīng)用到后續(xù)的軟件開發(fā)當(dāng)中去了，當(dāng)然，讀者要熟練操作DLL，還需要在大量的實(shí)踐中不斷摸索，希望本文能起到拋磚引玉的作用。