10.1 Windows的动态链接库原理　

　　动态链接库(DLLs)是从C语言函数库和Pascal库单元的概念发展而来的。所有的C语言标准库函数都存放在某一函数库中，同时用户也可以用LIB程序创建自己的函数库。在链接应用程序的过程中，链接器从库文件中拷贝程序调用的函数代码，并把这些函数代码添加到可执行文件中。这种方法同只把函数储存在已编译的.OBJ文件中相比更有利于代码的重用。

　　但随着Windows这样的多任务环境的出现，函数库的方法显得过于累赘。如果为了完成屏幕输出、消息处理、内存管理、对话框等操作，每个程序都不得不拥有自己的函数，那么Windows程序将变得非常庞大。Windows的发展要求允许同时运行的几个程序共享一组函数的单一拷贝。动态链接库就是在这种情况下出现的。动态链接库不用重复编译或链接，一旦装入内存，Dlls函数可以被系统中的任何正在运行的应用程序软件所使用，而不必再将DLLs函数的另一拷贝装入内存。　

10.1.1 动态链接库的工作原理　

　　“动态链接”这几字指明了DLLs是如何工作的。对于常规的函数库，链接器从中拷贝它需要的所有库函数，并把确切的函数地址传送给调用这些函数的程序。而对于DLLs，函数储存在一个独立的动态链接库文件中。在创建Windows程序时，链接过程并不把DLLs文件链接到程序上。直到程序运行并调用一个DLLs中的函数时，该程序才要求这个函数的地址。此时Windows才在DLLs中寻找被调用函数，并把它的地址传送给调用程序。采用这种方法，DLLs达到了复用代码的极限。

　　DLLs不仅提供了函数重用的机制，而且提供了数据共享的机制。任何应用程序都可以共享由装入内存的DLLs管理的内存资源块。只包含共享数据的DLLs称为资源文件。如Windows的字体文件等。　

10.1.2 Windows系统的动态链接库　

　　Windows本身就是由大量的动态链接库支持的。这包括Windows API函数 ( KRNLx86.EXE，USER.EXE，GDI.EXE，…)，各种驱动程序文件，各种带有.Fon和.Fot 扩展名的字体资源文件等。Windows还提供了针对某一功能的专用DLLs，如进行DDE编程的ddeml.dll，进行程序安装的ver.dll等。

　　虽然在编写Windows程序时必然要涉及到DLLs，但利用Delphi ，用户在大部分时候并不会注意到这一点。这一方面是因为Delphi提供了丰富的函数使用户不必直接去使用Windows API;另一方面即使使用Windows API，由于Delphi把API函数和其它Windows DLLs函数重新组织到了几个库单元中，因而也不必使用特殊的调用格式。所以本章的重点放在编写和调用用户自定义的DLLs上。

　　使用传统的Windows编程方法来创建和使用一个DLLs是一件很令人头痛的事，正如传统的Windows编程方法本身就令人生畏一样。用户需要对定义文件、工程文件进行一系列的修改以适应创建和使用DLLs的需要。Delphi的出现，在这一方面，正如在其它许多方面所做的那样，减轻了开发者的负担。更令人兴奋的是Delphi利用DLLs 实现了窗体的重用机制。用户可以将自己设计好的窗体储存在一个DLLs中，在需要的时候可随时调用它。　

10.2 DLLs的编写和调用　

10.2.1 DLLs的编写　

　　在Delphi环境中，编写一个DLLs同编写一个一般的应用程序并没有太大的区别。事实上作为DLLs 主体的DLL函数的编写，除了在内存、资源的管理上有所不同外，并不需要其它特别的手段。真正的区别在工程文件上。

　　在绝大多数情况下，用户几乎意识不到工程文件的存在，因为它一般不显示在屏幕上。如果想查看工程文件，则可以打开View菜单选择Project Source项，此时工程文件的代码就会出现在屏幕的Code Editor(代码编辑器)中。

　　program　　 工程标题;

　　uses　　　　 子句;

　　而DLLs工程文件的格式为：　

　　library 工程标题;

　　uses 子句;

　　exprots 子句;

　　1.一般工程文件的头标用program关键字，而DLLs工程文件头标用library 关键字。不同的关键字通知编译器生成不同的可执行文件。用program关键字生成的是.exe文件，而用library关键字生成的是.dll文件；

　　根据DLLs完成的功能，我们把DLLs分为如下的三类：

1.完成一般功能的DLLs；

2.用于数据交换的DLLs；

3.用于窗体重用的DLLs。

　　这一节我们只讨论完成一般功能的DLLs，其它内容将在后边的两节中讨论。　

10.2.1.1 编写一般DLLs的步骤　

　　编写一般DLLs的步骤如下：

　　1.利用Delphi的应用程序模板，建立一个DLLs程序框架。

　　对于Delphi 1.0的用户，由于没有DLLs模板，因此：

　　(1).建立一个一般的应用程序，并打开工程文件；

　　(2).移去窗体和相应的代码单元；

　　(3).在工程文件中，把program改成library，移去Uses子句中的Forms，并添加适当的库单元（一般SysUtils、Classes是需要的），删去begin...end之间的所有代码。

　　2.以适当的文件名保持文件，此时library后跟的库名自动修改；

　　3.输入过程、函数代码。如果过程、函数准备供其它应用程序调用，则在过程、函数头后加上export 编译指示；

　　4.建立exports子句，包含供其它应用程序调用的函数和过程名。可以利用标准指示 name 、Index、resident以方便和加速过程/函数的调用；

　　5.输入库初始化代码。这一步是可选的；

　　6.编译程序，生成动态链接库文件。　

10.2.1.2 动态链接库中的标准指示　

　　在动态链接库的输出部分，用到了三个标准指示：name、Index、resident。

　　1.name

　　name后面接一个字符串常量，作为该过程或函数的输出名。如：　

exports

InStr name MyInstr;

　　其它应用程序将用新名字(MyInstr)调用该过程或函数。如果仍利用原来的名字(InStr)，则在程序执行到引用点时会引发一个系统错误。

　　2.Index

　　Index指示为过程或函数分配一个顺序号。如果不使用Index指示，则由编译器按顺序进行分配。

　　Index后所接数字的范围为1...32767。使用Index可以加速调用过程。

　　3.resident

　　使用resident，则当DLLs装入时特定的输出信息始终保持在内存中。这样当其它应用程序调用该过程时，可以比利用名字扫描DLL入口降低时间开销。

　　对于那些其它应用程序常常要调用的过程或函数，使用resident指示是合适的。例如：　

exports

InStr name MyInStr resident;　

10.2.1.3 DLLs中的变量和段　

一个DLLs拥有自己的数据段(DS)，因而它声明的任何变量都为自己所私有。调用它的模块不能直接使用它定义的变量。要使用必须通过过程或函数界面才能完成。而对DLLs来说，它永远都没有机会使用调用它的模块中声明的变量。

　　一个DLLs没有自己的堆栈段(SS)，它使用调用它的应用程序的堆栈。因此在DLL中的过程、函数绝对不要假定DS = SS。一些语言在小模式编译下有这种假设，但使用Delphi可以避免这种情况。Delphi绝不会产生假定DS = SS的代码，Delphi的任何运行时间库过程/函数也都不作这种假定。需注意的是如果读者想嵌入汇编语言代码，绝不要使SS和DS登录同一个值。　

10.2.1.4 DLLs中的运行时间错和处理　

　　由于DLLs无法控制应用程序的运行，导致很难进行异常处理，因此编写DLLs时要十分小心，以确保被调用时能正常执行 。当DLLs中发生一个运行时间错时，相应DLLs并不一定从内存中移去（因为此时其它应用程序可能正在用它），而调用DLLs的程序异常中止。这样造成的问题是当DLLs已被修改，重新进行调用时，内存中保留的仍然可能是以前的版本，修改后的程序并没有得到验证。对于这个问题，有以下两种解决方法：

　　1.在程序的异常处理部分显式将DLL卸出内存；

　　2.完全退出Windows，而后重新启动，运行相应的程序。

　　同一般的应用程序相比，DLL中运行时间错的处理是很困难的，而造成的后果也更为严重。因此要求程序设计者在编写代码时要有充分、周到的考虑。　

10.2.1.5 库初始化代码的编写　

　　传统Windows中动态链接库的编写，需要两个标准函数：LibMain和WEP，用于启动和关闭DLL。在LibMain中，可以执行开锁DLL数据段、分配内存、初始化变量等初始化工作；而WEP在从内存中移去DLLs前被调用，一般用于进行必要的清理工作，如释放内存等。Delphi用自己特有的方式实现了这两个标准函数的功能。这就是在工程文件中的begin...end部分添加初始化代码。和传统Windows编程方法相比，它的主要特色是：

　　1.初始化代码是可选的。一些必要的工作（如开锁数据段）可以由系统自动完成。所以大部分情况下用户不会涉及到；

　　2.可以设置多个退出过程，退出时按顺序依次被调用；

　　3.LibMain和WEP对用户透明，由系统自动调用。

　　1.初始化变量、分配全局内存块、登录窗口对象等初始化工作。在(10.3.2)节“利用DLLs实现应用程序间的数据传输”中，用于数据共享的全局内存块就是在初始化代码中分配的。

　　2.设置DLLs退出时的执行过程。Delphi有一个预定义变量ExitProc用于指向退出过程的地址。用户可以把自己的过程名赋给ExitProc。系统自动调用WEP函数，把ExitProc指向的地址依次赋给WEP执行，直到ExitProc为nil。

library Test;

{$S-}

uses WinTypes, WinProcs;

var

SaveExit: Pointer;　

procedure LibExit; far;

begin

if ExitCode = wep_System_Exit then

begin

{ 系统关闭时的相应处理 }

end

else

begin

{ DLL卸出时的相应处理 }

end;

ExitProc := SaveExit; { 恢复原来的退出过程指针 }

end;　

begin

{DLL的初始化工作 }

SaveExit := ExitProc; { 保存原来的退出过程指针 }

ExitProc := @LibExit; { 安装新的退出过程 }

end.

　　在初始化代码中，首先把原来的退出过程指针保存到一个变量中，而后再把新的退出过程地址赋给ExitProc。而在自定义退出过程LibExit结束时再把ExitProc的值恢复。由于ExitProc是一个系统全局变量，所以在结束时恢复原来的退出过程是必要的。

　　退出过程LibExit中使用了一个系统定义变量ExitCode，用于标志退出时的状态。 ExitCode的取值与意义如下：　

表10.1 ExitCode的取值与意义

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取 值 意 义

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　　WEP_System_Exit Windows关闭　

WEP_Free_DLLx DLLs被卸出

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━　

　　退出过程编译时必须关闭stack_checking，因而需设置编译指示 {$S-} 。