什么是DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫）？

DLL是一個(gè)包含可由多個(gè)程序同時(shí)使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫。例如：在Windows操作系統(tǒng)中，Comdlg32 DLL執(zhí)行與對(duì)話框有關(guān)的常見函數(shù)。因此，每個(gè)程序都可以使用該DLL中包含的功能來實(shí)現(xiàn)“打開”對(duì)話框。這有助于促進(jìn)代碼重用和內(nèi)存的有效使用。這篇文章的目的就是讓你一次性就能了解和掌握DLL。

為什么要使用DLL（動(dòng)態(tài)鏈接庫）？

代碼復(fù)用是提高軟件開發(fā)效率的重要途徑。一般而言，只要某部分代碼具有通用性，就可以將它構(gòu)造成相對(duì)獨(dú)立的功能模塊并在之后的項(xiàng)目中重復(fù)使用。比較常見的例子是各種應(yīng)用程序框架，它們都以源代碼的形式發(fā)布。由于這種復(fù)用是源代碼級(jí)別的，源代碼完全暴露給了程序員，因而稱之為“白盒復(fù)用”。白盒復(fù)用有以下三個(gè)缺點(diǎn)：

1.暴露源代碼，多份拷貝，造成存儲(chǔ)浪費(fèi)；
2.容易與程序員的本地代碼發(fā)生命名沖突；
3.更新模塊功能比較困難，不利于問題的模塊化實(shí)現(xiàn)；

為了彌補(bǔ)這些不足，就提出了“二進(jìn)制級(jí)別”的代碼復(fù)用了。使用二進(jìn)制級(jí)別的代碼復(fù)用一定程度上隱藏了源代碼，對(duì)于“黑盒復(fù)用”的途徑不只DLL一種，靜態(tài)鏈接庫，甚至更高級(jí)的COM組件都是。

使用DLL主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.使用較少的資源；當(dāng)多個(gè)程序使用同一函數(shù)庫時(shí)，DLL可以減少在磁盤和物理內(nèi)存中加載的代碼的重復(fù)量。這不僅可以大大影響在前臺(tái)運(yùn)行的程序，而且可以大大影響其它在Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行的程序；
2.推廣模塊式體系結(jié)構(gòu)；
3.簡化部署與安裝。

創(chuàng)建DLL

打開Visual Studio 2012，創(chuàng)建如下圖的工程：

輸入工程名字，單擊[OK]；

單擊[Finish]，工程創(chuàng)建完畢了。

現(xiàn)在，我們就可以在工程中加入我們的代碼了。加入MyCode.h和MyCode.cpp兩個(gè)文件；在MyCode.h中輸入以下代碼：

在MyCode.cpp中輸入以下代碼：

編譯工程，就會(huì)生成DLLDemo1.dll文件。在代碼中，很多細(xì)節(jié)的地方，我稍后進(jìn)行詳細(xì)的講解（工程下載）。

使用DLL

當(dāng)我們的程序需要使用DLL時(shí)，就需要去加載DLL，在程序中加載DLL有兩種方法，分別為加載時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接和運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接。

1.在加載時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接中，應(yīng)用程序像調(diào)用本地函數(shù)一樣對(duì)導(dǎo)出的DLL函數(shù)進(jìn)行顯示調(diào)用。要使用加載時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接，需要在編譯和鏈接應(yīng)用程序時(shí)提供頭文件和導(dǎo)入庫文件(.lib)。當(dāng)這樣做的時(shí)候，鏈接器將向系統(tǒng)提供加載DLL所需的信息，并在加載時(shí)解析導(dǎo)出的DLL函數(shù)的位置；

2.在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接中，應(yīng)用程序調(diào)用LoadLibrary函數(shù)或LoadLibraryEx函數(shù)以在運(yùn)行時(shí)加載DLL。成功加載DLL后，可以使用GetProcAddress函數(shù)獲得要調(diào)用的導(dǎo)出的DLL函數(shù)的地址。在使用運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接時(shí)，不需要使用導(dǎo)入庫文件。

在實(shí)際編程時(shí)有兩種使用DLL的方法，那么到底應(yīng)該使用那一種呢？在實(shí)際開發(fā)時(shí)，是基于以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮的：

1.啟動(dòng)性能如果應(yīng)用程序的初始啟動(dòng)性能很重要，則應(yīng)使用運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接；
2.易用性在加載時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接中，導(dǎo)出的DLL函數(shù)類似于本地函數(shù)，我們可以方便地進(jìn)行這些函數(shù)的調(diào)用；
3.應(yīng)用程序邏輯在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接中，應(yīng)用程序可以分支，以便按照需要加載不同的模塊。

下面，我將分別使用兩種方法調(diào)用DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫。

加載時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接：

運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接：

上述代碼都在DLLDemo1工程中。（工程下載）。

DllMain函數(shù)

Windows在加載DLL時(shí)，需要一個(gè)入口函數(shù)，就像控制臺(tái)程序需要main函數(shù)一樣。有的時(shí)候，DLL并沒有提供DllMain函數(shù)，應(yīng)用程序也能成功引用DLL，這是因?yàn)閃indows在找不到DllMain的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)從其它運(yùn)行庫中引入一個(gè)不做任何操作的默認(rèn)DllMain函數(shù)版本，并不意味著DLL可以拋棄DllMain函數(shù)。

根據(jù)編寫規(guī)范，Windows必須查找并執(zhí)行DLL里的DllMain函數(shù)作為加載DLL的依據(jù)，它使得DLL得以保留在內(nèi)存里。這個(gè)函數(shù)并不屬于導(dǎo)出函數(shù)，而是DLL的內(nèi)部函數(shù)，這就說明不能在客戶端直接調(diào)用DllMain函數(shù)，DllMain函數(shù)是自動(dòng)被調(diào)用的。

DllMain函數(shù)在DLL被加載和卸載時(shí)被調(diào)用，在單個(gè)線程啟動(dòng)和終止時(shí)，DllMain函數(shù)也被調(diào)用。參數(shù)ul_reason_for_call指明了調(diào)用DllMain的原因，有以下四種情況：

DLL_PROCESS_ATTACH:當(dāng)一個(gè)DLL被首次載入進(jìn)程地址空間時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)用該DLL的DllMain函數(shù)，傳遞的ul_reason_for_call參數(shù)值為DLL_PROCESS_ATTACH。這種情況只有首次映射DLL時(shí)才發(fā)生；

DLL_THREAD_ATTACH:該通知告訴所有的DLL執(zhí)行線程的初始化。當(dāng)進(jìn)程創(chuàng)建一個(gè)新的線程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)查看進(jìn)程地址空間中所有的DLL文件映射，之后用DLL_THREAD_ATTACH來調(diào)用DLL中的DllMain函數(shù)。要注意的是，系統(tǒng)不會(huì)為進(jìn)程的主線程使用值DLL_THREAD_ATTACH來調(diào)用DLL中的DllMain函數(shù)；

DLL_PROCESS_DETACH:當(dāng)DLL從進(jìn)程的地址空間解除映射時(shí)，參數(shù)ul_reason_for_call參數(shù)值為DLL_PROCESS_DETACH。當(dāng)DLL處理DLL_PROCESS_DETACH時(shí)，DLL應(yīng)該處理與進(jìn)程相關(guān)的清理操作。如果進(jìn)程的終結(jié)是因?yàn)橄到y(tǒng)中有某個(gè)線程調(diào)用了TerminateProcess來終結(jié)的，那么系統(tǒng)就不會(huì)用DLL_PROCESS_DETACH來調(diào)用DLL中的DllMain函數(shù)來執(zhí)行進(jìn)程的清理工作。這樣就會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失；

DLL_THREAD_DETACH:該通知告訴所有的DLL執(zhí)行線程的清理工作。注意的是如果線程的終結(jié)是使用TerminateThread來完成的，那么系統(tǒng)將不會(huì)使用值DLL_THREAD_DETACH來執(zhí)行線程的清理工作，這也就是說可能會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失，所以不要使用TerminateThread來終結(jié)線程。以上所有講解在工程DLLMainDemo（工程下載）都有體現(xiàn)。

函數(shù)導(dǎo)出方式

在DLL的創(chuàng)建過程中，我使用的是_declspec( dllexport )方式導(dǎo)出函數(shù)的，其實(shí)還有另一種導(dǎo)出函數(shù)的方式，那就是使用導(dǎo)出文件(.def)。你可以在DLL工程中，添加一個(gè)Module-Definition File(.def)文件。.def文件為鏈接器提供了有關(guān)被鏈接器程序的導(dǎo)出、屬性及其它方面的信息。

對(duì)于上面的例子，.def可以是這樣的：

Module-Definition File(.def)文件的格式如下：

1.LIBRARY語句說明.def文件對(duì)應(yīng)的DLL；
2.EXPORTS語句后列出要導(dǎo)出函數(shù)的名稱。可以在.def文件中的導(dǎo)出函數(shù)名后加@n，表示要導(dǎo)出函數(shù)的序號(hào)為n（在進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，這個(gè)序號(hào)有一定的作用）。

使用def文件，生成了DLL，客戶端調(diào)用代碼如下：

可以看到，在調(diào)用GetProcAddress函數(shù)時(shí)，傳入的第二個(gè)參數(shù)是MAKEINTRESOURCE(1)，這里面的1就是def文件中對(duì)應(yīng)函數(shù)的序號(hào)。（工程下載）

extern “C”

為什么要使用extern “C”呢？C++之父在設(shè)計(jì)C++時(shí)，考慮到當(dāng)時(shí)已經(jīng)存在了大量的C代碼，為了支持原來的C代碼和已經(jīng)寫好的C庫，需要在C++中盡可能的支持C，而extern “C”就是其中的一個(gè)策略。在聲明函數(shù)時(shí)，注意到我也使用了extern “C”，這里要詳細(xì)的說說extern “C”。

extern “C”包含兩層含義，首先是它修飾的目標(biāo)是”extern”的；其次，被它修飾的目標(biāo)才是”C”的。先來說說extern；在C/C++中，extern用來表明函數(shù)和變量作用范圍（可見性）的關(guān)鍵字，這個(gè)關(guān)鍵字告訴編譯器，它申明的函數(shù)和變量可以在本模塊或其它模塊中使用。extern的作用總結(jié)起來就是以下幾點(diǎn)：

1.在一個(gè)文件內(nèi)，如果外部變量不在文件的開頭定義，其有效范圍只限定在從定義開始到文件的結(jié)束處。如果在定義前需要引用該變量，則要在引用之前用關(guān)鍵字”extern”對(duì)該變量做”外部變量聲明”，表示該變量是一個(gè)已經(jīng)定義的外部變量。有了這個(gè)聲明，就可以從聲明處起合理地使用該變量了，例如：

2.在多文件的程序中，如果多個(gè)文件都要使用同一個(gè)外部變量，不能在各個(gè)文件中各定義一個(gè)外部變量，否則會(huì)出現(xiàn)“重復(fù)定義”的錯(cuò)誤。正確的做法是在任意一個(gè)文件中定義外部變量，其它文件用extern對(duì)變量做“外部變量聲明”。在編譯和鏈接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)知道該變量是一個(gè)已經(jīng)在別處定義的外部變量，并把另一文件中外部變量的作用域擴(kuò)展到本文件，這樣在本文件就可以合法地使用該外部變量了。寫過MFC程序的人都知道，在在CXXXApp類的頭文件中，就使用extern聲明了一個(gè)該類的變量，而該變量的實(shí)際定義是在CXXXApp類的實(shí)現(xiàn)文件中完成的；

3.外部函數(shù)，在定義函數(shù)時(shí)，如果在最左端加關(guān)鍵字extern，表示此函數(shù)是外部函數(shù)。C語言規(guī)定，如果在定義時(shí)省略extern，則隱含為外部函數(shù)。而內(nèi)部函數(shù)必須在前面加static關(guān)鍵字。在需要調(diào)用此函數(shù)的文件中，用extern對(duì)函數(shù)作聲明，表明該函數(shù)是在其它文件中定義的外部函數(shù)。

接著說”C”的含義。我們都知道C++通過函數(shù)參數(shù)的不同類型支持重載機(jī)制，編譯器根據(jù)參數(shù)為每個(gè)重載函數(shù)產(chǎn)生不同的內(nèi)部標(biāo)識(shí)符；但是，如果遇到了C++程序要調(diào)用已經(jīng)被編譯后的C函數(shù)，那該怎么辦呢？比如上面的int Add ( int a , int b )函數(shù)。該函數(shù)被C編譯器后在庫中的名字為_Add，而C++編譯器則會(huì)生成像_Add_int_int之類的名字用來支持函數(shù)重載和類型安全。由于編譯后的名字不同，C++程序不能直接調(diào)用C函數(shù)，所以C++提供了一個(gè)C連接交換指定符號(hào)extern “C”來解決這個(gè)問題；所以，在上面的DLL中，Add函數(shù)的聲明格式為：extern “C” EXPORTS_DEMO int Add (int a , int b)。這樣就告訴了C++編譯器，函數(shù)Add是個(gè)C連接的函數(shù)，應(yīng)該到庫中找名字_Add，而不是找_Add_int_int。當(dāng)我們將上面DLL中的”C”去掉，編譯生成新的DLL，使用Dependency Walker工具查看該DLL，如圖：

請(qǐng)注意導(dǎo)出方式為C++，而且導(dǎo)出的Add函數(shù)的名字添加了很多的東西，當(dāng)使用這種方式導(dǎo)出時(shí)，客戶端調(diào)用時(shí)，代碼就是下面這樣：

請(qǐng)注意GetProcAddress函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)，該參數(shù)名就是導(dǎo)出的函數(shù)名，在編碼時(shí)，寫這樣一個(gè)名字是不是很奇怪啊。當(dāng)我們使用extern “C”方式導(dǎo)出時(shí)，截圖如下：

注意導(dǎo)出方式為C，而且函數(shù)名現(xiàn)在就是普通的Add了。我們?cè)偈褂肎etProcAddress時(shí)，就可以直接指定Add了，而不用再加那一長串奇怪的名字了。

DLL導(dǎo)出變量

DLL定義的全局變量可以被調(diào)用進(jìn)程訪問；DLL也可以訪問調(diào)用進(jìn)程的全局?jǐn)?shù)據(jù)。（工程下載）

DLL導(dǎo)出類

DLL中定義的類，也可以被導(dǎo)出。詳細(xì)工程代碼，請(qǐng)參見（工程下載）

總結(jié)

對(duì)DLL的講解就到此結(jié)束，由于MFC在現(xiàn)在的環(huán)境下使用較少，此處不予講解，如果以后做項(xiàng)目遇到了MFC的DLL相關(guān)知識(shí)，我再做總結(jié)。最后，希望大家給我的博客提出一些中肯的建議。