Dll(动态链接库)学习笔记[1]

dll(dynamic link libraries)专题：

    比较大的应用程序都由很多模块组成，这些模块分别完成相对独立的功能，它们彼此协作来完成整个软件系统的工作。可能存在一些模块的功能较为通用，在构造其它软件系统时仍会被使用。在构造软件系统时，如果将所有模块的源代码都静态编译到整个应用程序exe文件中，会产生一些问题：一个缺点是增加了应用程序的大小，它会占用更多的磁盘空间，程序运行时也会消耗较大的内存空间，造成系统资源的浪费；另一个缺点是，在编写大的exe程序时，在每次修改重建时都必须调整编译所有源代码，增加了编译过程的复杂性，也不利于阶段性的单元测试。

    windows系统平台上提供了一种完全不同的较有效的编程和运行环境，你可以将独立的程序模块创建为较小的dll(dynamic linkable library)文件，并可对它们单独编译和测试。在运行时，只有当exe程序确实要调用这些dll模块的情况下，系统才会将它们装载到内存空间中。这种方式不仅减少了exe文件的大小和对内存空间的需求，而且使这些dll模块可以同时被多个应用程序使用。windows自己就将一些主要的系统功能以dll模块的形式实现。

    一般来说，dll是一种磁盘文件，以.dll、.drv、.fon、.sys和许多以.exe为扩展名的系统文件都可以是dll。它由全局数据、服务函数和资源组成，在运行时被系统加载到进程的虚拟空间中，成为调用进程的一部分。如果与其它dll之间没有冲突，该文件通常映射到进程虚拟空间的同一地址上。dll模块中包含各种导出函数，用于向外界提供服务。dll可以有自己的数据段，但没有自己的堆栈，使用与调用它的应用程序相同的堆栈模式；一个dll在内存中只有一个实例；dll实现了代码封装性；dll的编制与具体的编程语言及编译器无关。

    在win32环境中，每个进程都复制了自己的读/写全局变量。如果想要与其它进程共享内存，必须使用内存映射文件或者声明一个共享数据段。dll模块需要的堆栈内存都是从运行进程的堆栈中分配出来的。windows在加载dll模块时将进程函数调用与dll文件的导出函数相匹配。windows操作系统对dll的操作仅仅是把dll映射到需要它的进程的虚拟地址空间里去。dll函数中的代码所创建的任何对象（包括变量）都归调用它的线程或进程所有.       

一、关于调用方式：

1、静态调用方式：由编译系统完成对dll的加载和应用程序结束时dll卸载的编码（如还有其它程序使用该dll，则windows对dll的应用记录减1，直到所有相关程序都结束对该dll的使用时才释放它），简单实用，但不够灵活，只能满足一般要求。

 隐式的调用：需要把产生动态连接库时产生的.lib文件加入到应用程序的工程中，想使用dll中的函数时，只须说明一下。隐式调用不需要调用loadlibrary()和freelibrary()。程序员在建立一个dll文件时，链接程序会自动生成一个与之对应的lib导入文件。该文件包含了每一个dll导出函数的符号名和可选的标识号，但是并不含有实际的代码。lib文件作为dll的替代文件被编译到应用程序项目中。当程序员通过静态链接方式编译生成应用程序时，应用程序中的调用函数与lib文件中导出符号相匹配，这些符号或标识号进入到生成的exe文件中。lib文件中也包含了对应的dll文件名（但不是完全的路径名），链接程序将其存储在exe文件内部。当应用程序运行过程中需要加载dll文件时，windows根据这些信息发现并加载dll，然后通过符号名或标识号实现对dll函数的动态链接。所有被应用程序调用的dll文件都会在应用程序exe文件加载时被加载在到内存中。可执行程序链接到一个包含dll输出函数信息的输入库文件(.lib文件)。操作系统在加载使用可执行程序时加载dll。可执行程序直接通过函数名调用dll的输出函数，调用方法和程序内部其他的函数是一样的。

2、动态调用方式：是由编程者用api函数加载和卸载dll来达到调用dll的目的，使用上较复杂，但能更加有效地使用内存，是编制大型应用程序时的重要方式。

 显式的调用：是指在应用程序中用loadlibrary或mfc提供的afxloadlibrary显式的将自己所做的动态连接库调进来，动态连接库的文件名即是上面两个函数的参数，再用getprocaddress()获取想要引入的函数。自此，你就可以象使用如同本应用程序自定义的函数一样来调用此引入函数了。在应用程序退出之前，应该用freelibrary或mfc提供的afxfreelibrary释放动态连接库。直接调用win32 的loadlibary函数，并指定dll的路径作为参数。loadlibary返回hinstance参数，应用程序在调用getprocaddress函数时使用这一参数。getprocaddress函数将符号名或标识号转换为dll内部的地址。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。使用dll的程序在使用之前必须加载（loadlibrary）加载dll从而得到一个dll模块的句柄，然后调用getprocaddress函数得到输出函数的指针，在退出之前必须卸载dll(freelibrary)。

    windows将遵循下面的搜索顺序来定位dll：
1．包含exe文件的目录，
2．进程的当前工作目录，
3．windows系统目录，
4．windows目录，
5．列在path环境变量中的一系列目录。

二、mfc中的dll：

a、non-mfc dll:指的是不用mfc的类库结构，直接用c语言写的dll，其输出的函数一般用的是标准c接口，并能被非mfc或mfc编写的应用程序所调用。

b、regular dll:和下述的extension dlls一样，是用mfc类库编写的。明显的特点是在源文件里有一个继承cwinapp的类。其又可细分成静态连接到mfc和动态连接到mfc上的。

静态连接到mfc的动态连接库只被vc的专业般和企业版所支持。该类dll应用程序里头的输出函数可以被任意win32程序使用，包括使用mfc的应用程序。输入函数有如下形式：
extern "c" export yourexportedfunction( );
如果没有extern “c”修饰，输出函数仅仅能从c++代码中调用。
dll应用程序从cwinapp派生，但没有消息循环。

动态链接到mfc的规则dll应用程序里头的输出函数可以被任意win32程序使用，包括使用mfc的应用程序。但是，所有从dll输出的函数应该以如下语句开始：
afx_manage_state(afxgetstaticmodulestate( ))
此语句用来正确地切换mfc模块状态。

regular dll能够被所有支持dll技术的语言所编写的应用程序所调用。在这种动态连接库中，它必须有一个从cwinapp继承下来的类，dllmain函数被mfc所提供，不用自己显式的写出来。

c、extension dll:用来实现从mfc所继承下来的类的重新利用，也就是说，用这种类型的动态连接库，可以用来输出一个从mfc所继承下来的类。它输出的函数仅可以被使用mfc且动态链接到mfc的应用程序使用。可以从mfc继承你所想要的、更适于你自己用的类，并把它提供给你的应用程序。你也可随意的给你的应用程序提供mfc或mfc继承类的对象指针。extension dll使用mfc的动态连接版本所创建的，并且它只被用mfc类库所编写的应用程序所调用。extension dlls 和regular dlls不一样，它没有一个从cwinapp继承而来的类的对象，所以，你必须为自己dllmain函数添加初始化代码和结束代码。

和规则dll相比，有以下不同：

1、它没有一个从cwinapp派生的对象；
2、它必须有一个dllmain函数；
3、dllmain调用afxinitextensionmodule函数，必须检查该函数的返回值，如果返回0，dllmmain也返回0；
4、如果它希望输出cruntimeclass类型的对象或者资源(resources)，则需要提供一个初始化函数来创建一个cdynlinklibrary对象。并且，有必要把初始化函数输出；
5、使用扩展dll的mfc应用程序必须有一个从cwinapp派生的类，而且，一般在initinstance里调用扩展dll的初始化函数。

三、dll入口函数：

1、每一个dll必须有一个入口点，dllmain是一个缺省的入口函数。dllmain负责初始化(initialization)和结束(termination)工作，每当一个新的进程或者该进程的新的线程访问dll时，或者访问dll的每一个进程或者线程不再使用dll或者结束时，都会调用dllmain。但是，使用terminateprocess或terminatethread结束进程或者线程，不会调用dllmain。

dllmain的函数原型：
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;
 }
}

参数：
hmoudle：是动态库被调用时所传递来的一个指向自己的句柄(实际上，它是指向_dgroup段的一个选择符)；
ul_reason_for_call：是一个说明动态库被调原因的标志。当进程或线程装入或卸载动态连接库的时候，操作系统调用入口函数，并说明动态连接库被调用的原因。它所有的可能值为：
dll_process_attach: 进程被调用；
dll_thread_attach: 线程被调用；
dll_process_detach: 进程被停止；
dll_thread_detach: 线程被停止；