动态链接库与静态链接库

原贴出处: http://blog.youkuaiyun.com/benny5609/archive/2008/04/17/2298998.aspxs

还有参考: http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/1ez7dh12(v=VS.100).aspxs

 

1.概论 

　　先来阐述一下DLL(Dynamic Linkable Library)的概念，你可以简单的把DLL看成一种仓库，它提供给你一些可以直接拿来用的变量、函数或类。在仓库的发展史上经历了“无库－静态链接库－动态链接库”的时代。
　　静态链接库与动态链接库都是共享代码的方式，如果采用静态链接库，则无论你愿不愿意，lib中的指令都被直接包含在最终生成的EXE文件中了。但是若使用DLL，该DLL不必被包含在最终EXE文件中，EXE文件执行时可以“动态”地引用和卸载这个与EXE独立的DLL文件。静态链接库和动态链接库的另外一个区别在于静态链接库中不能再包含其他的动态链接库或者静态库，而在动态链接库中还可以再包含其他的动态或静态链接库。
　　对动态链接库，我们还需建立如下概念：
　　（1）DLL 的编制与具体的编程语言及编译器无关
　　只要遵循约定的DLL接口规范和调用方式，用各种语言编写的DLL都可以相互调用。譬如Windows提供的系统DLL（其中包括了Windows的API），在任何开发环境中都能被调用，不在乎其是Visual Basic、Visual C++还是Delphi。
　　（2）动态链接库随处可见
　　我们在Windows目录下的system32文件夹中会看到kernel32.dll、user32.dll和gdi32.dll，windows的大多数API都包含在这些DLL中。kernel32.dll中的函数主要处理内存管理和进程调度；user32.dll中的函数主要控制用户界面； gdi32.dll中的函数则负责图形方面的操作。
　　一般的程序员都用过类似MessageBox的函数，其实它就包含在user32.dll这个动态链接库中。由此可见DLL对我们来说其实并不陌生。
　　(3)VC动态链接库的分类
　　Visual C++支持三种DLL，它们分别是Non-MFC DLL（非MFC动态库）、MFC Regular DLL（MFC规则DLL）、MFC Extension DLL（MFC扩展DLL）。
　　非MFC动态库不采用MFC类库结构，其导出函数为标准的C接口，能被非MFC或MFC编写的应用程序所调用；MFC规则DLL 包含一个继承自CWinApp的类，但其无消息循环；MFC扩展DLL采用MFC的动态链接版本创建，它只能被用MFC类库所编写的应用程序所调用。

2. 静态链接库

首先通过一个简单的静态链接库的例子来了解库的概念。

1. 新建一个 win32项目 myfirstlib。

    在"模板" 窗口中选择 "win32控制台应用程序"

    下一步在 "应用程序向导" 中选择 "静态库"， 并勾选 "空项目"

2. 添加lib.h 和 lib.cpp

//文件：lib.h #ifndef LIB_H #define LIB_H extern "C" int add(int x,int y); //声明为C编译、连接方式的外部函数 #endif // //文件：lib.cpp #include "lib.h" int add(int x,int y) { return x + y; }

3. 编译该项目("生成" --> "生成解决方案")，就能得到我们需要的 .lib 文件。 

    下面只需要将 头文件 和 .lib文件 提供给应用程序，就可以使用lib中定义的add函数了。

4. 新建一个win32控制台项目libcall， 新建一个main.cpp文件， 并将上面 h文件 和 lib文件复制到main.cpp所在目录。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include "lib.h" #pragma comment(lib, "myfirstlib.lib") //连接该静态库(.lib可以放在原来的目录或其他路径，只要这里的路径参数能找到就行) int main(int argc, char* argv[]) { int a; a = add(2, 3); printf( "2 + 3 = %d/n", a ); system("PAUSE"); }

 

3. 库的调试与查看 

       在具体进入各类DLL的详细阐述之前，有必要对库文件的调试与查看方法进行一下介绍，因为从下一节开始我们将面对大量的例子工程。
　 　由于库文件不能单独执行，因而在按下F5（开始debug模式执行）或CTRL+F5（运行）执行时，其弹出如下图所示的对话框，要求用户输入可执行文 件的路径来启动库函数的执行。这个时候我们输入要调用该库的EXE文件的路径就可以对库进行调试了，其调试技巧与一般应用工程的调试一样。

 

通常有比上述做法更好的调试途径，那就是将库工程和应用工程（调用库的工程）放置在同一VC工作区，只对应用工程进行调试，在应用工程调用库中函数的语 句处设置断点，执行后按下F11，这样就单步进入了库中的函数。下一节中我们就将myfirstdll 跟 dllcall项目放在同一工作区(同一"解决方案")。如下图所示：

动态链接库中的导出接口可以使用Visual C++的Depends工具进行查看。(如果新版本的vs没有depends工具，可以自己去dependencywalker官网下载)

 

4. 一个简单的非MFC dll 

1. 如第2节中一般，新建一个动态链接库项目。

     新建win32项目myfistdll， 选择win32控制台应用程序，在"应用程序向导"窗口中选择 "dll"， 并且选中"空项目"

2. 为该项目添加 lib.h 和 lib.cpp

/* 文件名：lib.h　*/ #ifndef LIB_H #define LIB_H extern "C" __declspec(dllexport) int add(int x, int y); //注意函数名add前面添加了 __declspec(dllexport) 语句。它说明该函数为dll的导出函数。 //dll函数分为两种 // dll导出函数，可供应用程序调用； // dll内部函数，只能在dll内部调用，应用程序无法使用。 #endif / /* 文件名：lib.cpp　*/ #include "lib.h" int add(int x, int y) { return x + y; }

3. 编译生成dll文件 和 lib文件(这里的lib并不是静态库，而只是包含了dll导出函数的符号名及函数入口等信息)

 

4. 新建一个项目win32控制台应用程序 dllcall， 并且在 "解决方案"中选择"添入该解决方案"。这会将该项目添加入我们刚刚建立的动态库项目所在的同一解决方案。

    然后，同样在"应用程序向导" 中选择 "控制台应用程序" 并选择 "空项目"

5. 给dllcall项目添加代码

//dllcall.cpp #include <stdio.h> #include <windows.h> typedef int(*lpAddFun)(int, int); //宏定义，定义函数指针类型 int main(int argc, char *argv[]) { HINSTANCE hDll; //DLL句柄 lpAddFun addFun; //函数指针 hDll = LoadLibrary(L"../Debug/myfirstdll.dll"); //动态加载dll if (hDll != NULL) { addFun = (lpAddFun)GetProcAddress(hDll, "add"); //获得dll中add函数指针 if (addFun != NULL) { int result = addFun(2, 3); printf("%d", result); } FreeLibrary(hDll); //释放该dll } getchar(); return 0; }

 

　　首先，语句typedef int ( * lpAddFun)(int,int)定义了一个与add函数接受参数类型和返回值均相同的函数指针类型。随后，在main函数中定义了lpAddFun的实例addFun；
　　其次，在函数main中定义了一个DLL HINSTANCE句柄实例hDll，通过Win32 Api函数LoadLibrary动态加载了DLL模块并将DLL模块句柄赋给了hDll；
　　再次，在函数main中通过Win32 Api函数GetProcAddress得到了所加载DLL模块中函数add的地址并赋给了addFun。经由函数指针addFun进行了对DLL中add函数的调用；
　　最后，应用工程使用完DLL后，在函数main中通过Win32 Api函数FreeLibrary释放了已经加载的DLL模块。
　　通过这个简单的例子，我们获知DLL定义和调用的一般概念：
　　(1)DLL中需以某种特定的方式声明导出函数（或变量、类）；
　　(2)应用工程需以某种特定的方式调用DLL的导出函数（或变量、类）。

 

5. 声明dll导出函数 

 　DLL中导出函数的声明有两种方式：

     一种为4中lib.h例子中给出的在函数声明 中加上__declspec(dllexport)，这里不再举例说明；

     另外一种方式是采用模块定义文件(.def) 来声明，.def文件为链接器提供了有关被链接程序的导出、属性及其他方面的信息。

具体不赘述

 

6. dll调用方式  

      在第4节的例子中我们看到了由“LoadLibrary-GetProcAddress-FreeLibrary”系统Api提供的三位一体“DLL加载-DLL函数地址获取-DLL释放”方式，这种调用方式称为DLL的动态调用。
　　动态调用方式的特点是完全由编程者用 API 函数加载和卸载 DLL，程序员可以决定 DLL 文件何时加载或不加载，显式链接在运行时决定加载哪个 DLL 文件。

      还有一种静态调用方式的特点是由编译系统完成对DLL的加载和应用程序结束时 DLL 的卸载。当调用某DLL的应用程序结束时，若系统中还有其它程序使用该 DLL，则Windows对DLL的应用记录减1，直到所有使用该DLL的程序都结束时才释放它。静态调用方式简单实用，但不如动态调用方式灵活。
　　下面我们来看看静态调用的例子

1. 新建一个空的win32控制台应用程序testdll。(并且新建新的解决方案，而不用像4中一样添入dll所在的解决方案)

//testdll.cpp #include <stdio.h> #pragma comment(lib,"myfirstdll.lib") //.lib文件中仅仅是关于其对应DLL文件中函数的重定位信息 extern "C" __declspec(dllimport) int add(int x,int y); int main(int argc, char* argv[]) { int result = add(2,3); printf("%d",result); getchar(); return 0; }

 

2. 将第4节中 myfirstdll所生成的 .lib 和 .dll文件拷贝到testdll.cpp所在目录。

 

3. 编译执行。

 

由上述代码可以看出，静态调用方式的顺利进行需要完成两个动作：
　　(1)告诉编译器与DLL相对应的.lib文件所在的路径及文件名，#pragma comment(lib,"dllTest.lib")就是起这个作用。
　　程序员在建立一个DLL文件时，连接器会自动为其生成一个对应的.lib文件，该文件包含了DLL 导出函数的符号名及序号（并不含有实际的代码）。在应用程序里，.lib文件将作为DLL的替代文件参与编译。
　　(2)声明导入函数，extern "C" __declspec(dllimport) add(int x,int y)语句中的__declspec(dllimport)发挥这个作用。

　 　静态调用方式不再需要使用系统API来加载、卸载DLL以及获取DLL中导出函数的地址。这是因为，当程序员通过静态链接方式编译生成应用程序时，应用 程序中调用的与.lib文件中导出符号相匹配的函数符号将进入到生成的EXE 文件中，.lib文件中所包含的与之对应的DLL文件的文件名也被编译器存储在 EXE文件内部。当应用程序运行过程中需要加载DLL文件时，Windows将根据这些信息发现并加载DLL，然后通过符号名实现对DLL 函数的动态链接。这样，EXE将能直接通过函数名调用DLL的输出函数，就象调用程序内部的其他函数一样。