2011計(jì)算機(jī)等級考試Delphi講義：動態(tài)鏈接庫編程

　　第十章　動態(tài)鏈接庫編程

　　10.1 Windows的動態(tài)鏈接庫原理

　　動態(tài)鏈接庫(DLLs)是從C語言函數(shù)庫和Pascal庫單元的概念發(fā)展而來的。所有的C語言標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)都存放在某一函數(shù)庫中，同時(shí)用戶也可以用LIB程序創(chuàng)建自己的函數(shù)庫。在鏈接應(yīng)用程序的過程中，鏈接器從庫文件中拷貝程序調(diào)用的函數(shù)代碼，并把這些函數(shù)代碼添加到可執(zhí)行文件中。這種方法同只把函數(shù)儲存在已編譯的.OBJ文件中相比更有利于代碼的重用。

　　但隨著Windows這樣的多任務(wù)環(huán)境的出現(xiàn)，函數(shù)庫的方法顯得過于累贅。如果為了完成屏幕輸出、消息處理、內(nèi)存管理、對話框等操作，每個程序都不得不擁有自己的函數(shù)，那么Windows程序?qū)⒆兊梅浅｝嫶�。Windows的發(fā)展要求允許同時(shí)運(yùn)行的幾個程序共享一組函數(shù)的單一拷貝。動態(tài)鏈接庫就是在這種情況下出現(xiàn)的。動態(tài)鏈接庫不用重復(fù)編譯或鏈接，一旦裝入內(nèi)存，Dlls函數(shù)可以被系統(tǒng)中的任何正在運(yùn)行的應(yīng)用程序軟件所使用，而不必再將DLLs函數(shù)的另一拷貝裝入內(nèi)存。

　　10.1.1 動態(tài)鏈接庫的工作原理

　　“動態(tài)鏈接”這幾字指明了DLLs是如何工作的。對于常規(guī)的函數(shù)庫，鏈接器從中拷貝它需要的所有庫函數(shù)，并把確切的函數(shù)地址傳送給調(diào)用這些函數(shù)的程序。而對于DLLs，函數(shù)儲存在一個獨(dú)立的動態(tài)鏈接庫文件中。在創(chuàng)建Windows程序時(shí)，鏈接過程并不把DLLs文件鏈接到程序上。直到程序運(yùn)行并調(diào)用一個DLLs中的函數(shù)時(shí)，該程序才要求這個函數(shù)的地址。此時(shí)Windows才在DLLs中尋找被調(diào)用函數(shù)，并把它的地址傳送給調(diào)用程序。采用這種方法，DLLs達(dá)到了復(fù)用代碼的極限。

　　動態(tài)鏈接庫的另一個方便之處是對動態(tài)鏈接庫中函數(shù)的修改可以自動傳播到所有調(diào)用它的程序中，而不必對程序作任何改動或處理。

　　DLLs不僅提供了函數(shù)重用的機(jī)制，而且提供了數(shù)據(jù)共享的機(jī)制。任何應(yīng)用程序都可以共享由裝入內(nèi)存的DLLs管理的內(nèi)存資源塊。只包含共享數(shù)據(jù)的DLLs稱為資源文件。如Windows的字體文件等。

　　10.1.2 Windows系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫

　　Windows本身就是由大量的動態(tài)鏈接庫支持的。這包括Windows API函數(shù) ( KRNLx86.EXE，USER.EXE，GDI.EXE，…)，各種驅(qū)動程序文件，各種帶有.Fon和.Fot 擴(kuò)展名的字體資源文件等。Windows還提供了針對某一功能的專用DLLs，如進(jìn)行DDE編程的ddeml.dll，進(jìn)行程序安裝的ver.dll等。

　　雖然在編寫Windows程序時(shí)必然要涉及到DLLs，但利用Delphi ，用戶在大部分時(shí)候并不會注意到這一點(diǎn)。這一方面是因?yàn)镈elphi提供了豐富的函數(shù)使用戶不必直接去使用Windows API;另一方面即使使用Windows API，由于Delphi把API函數(shù)和其它Windows DLLs函數(shù)重新組織到了幾個庫單元中，因而也不必使用特殊的調(diào)用格式。所以本章的重點(diǎn)放在編寫和調(diào)用用戶自定義的DLLs上。

　　使用傳統(tǒng)的Windows編程方法來創(chuàng)建和使用一個DLLs是一件很令人頭痛的事，正如傳統(tǒng)的Windows編程方法本身就令人生畏一樣。用戶需要對定義文件、工程文件進(jìn)行一系列的修改以適應(yīng)創(chuàng)建和使用DLLs的需要。Delphi的出現(xiàn)，在這一方面，正如在其它許多方面所做的那樣，減輕了開發(fā)者的負(fù)擔(dān)。更令人興奮的是Delphi利用DLLs 實(shí)現(xiàn)了窗體的重用機(jī)制。用戶可以將自己設(shè)計(jì)好的窗體儲存在一個DLLs中，在需要的時(shí)候可隨時(shí)調(diào)用它。

　　10.2 DLLs的編寫和調(diào)用

　　10.2.1 DLLs的編寫

　　在Delphi環(huán)境中，編寫一個DLLs同編寫一個一般的應(yīng)用程序并沒有太大的區(qū)別。事實(shí)上作為DLLs 主體的DLL函數(shù)的編寫，除了在內(nèi)存、資源的管理上有所不同外，并不需要其它特別的手段。真正的區(qū)別在工程文件上。

　　在絕大多數(shù)情況下，用戶幾乎意識不到工程文件的存在，因?yàn)樗�一般不顯示在屏幕上。如果想查看工程文件，則可以打開View菜單選擇Project Source項(xiàng)，此時(shí)工程文件的代碼就會出現(xiàn)在屏幕的Code Editor(代碼編輯器)中。

　　一般工程文件的格式為：

　　program　工程標(biāo)題;

　　uses　子句;

　　程序體

　　而DLLs工程文件的格式為：

　　library 工程標(biāo)題;

　　uses 子句;

　　exprots 子句;

　　程序體

　　它們主要的區(qū)別有兩點(diǎn)：

　　1.一般工程文件的頭標(biāo)用program關(guān)鍵字，而DLLs工程文件頭標(biāo)用library 關(guān)鍵字。不同的關(guān)鍵字通知編譯器生成不同的可執(zhí)行文件。用program關(guān)鍵字生成的是.exe文件，而用library關(guān)鍵字生成的是.dll文件;

　　2.假如DLLs要輸出供其它應(yīng)用程序使用的函數(shù)或過程，則必須將這些函數(shù)或過程列在exports子句中。而這些函數(shù)或過程本身必須用export編譯指令進(jìn)行編譯。

　　根據(jù)DLLs完成的功能，我們把DLLs分為如下的三類：

　　1.完成一般功能的DLLs;

　　2.用于數(shù)據(jù)交換的DLLs;

　　3.用于窗體重用的DLLs。

　　這一節(jié)我們只討論完成一般功能的DLLs，其它內(nèi)容將在后邊的兩節(jié)中討論。

　　10.2.1.1 編寫一般DLLs的步驟

　　編寫一般DLLs的步驟如下：

　　1.利用Delphi的應(yīng)用程序模板，建立一個DLLs程序框架。

　　對于Delphi 1.0的用戶，由于沒有DLLs模板，因此：

　　(1).建立一個一般的應(yīng)用程序，并打開工程文件;

　　(2).移去窗體和相應(yīng)的代碼單元;

　　(3).在工程文件中，把program改成library，移去Uses子句中的Forms，并添加適當(dāng)?shù)膸靻卧?一般SysUtils、Classes是需要的)，刪去begin...end之間的所有代碼。

　　2.以適當(dāng)?shù)奈募�名保持文件，此時(shí)library后跟的庫名自動修改;

　　3.輸入過程、函數(shù)代碼。如果過程、函數(shù)準(zhǔn)備供其它應(yīng)用程序調(diào)用，則在過程、函數(shù)頭后加上export 編譯指示;

　　4.建立exports子句，包含供其它應(yīng)用程序調(diào)用的函數(shù)和過程名�？梢岳�用標(biāo)準(zhǔn)指示 name 、Index、resident以方便和加速過程/函數(shù)的調(diào)用;

　　5.輸入庫初始化代碼。這一步是可選的;

　　6.編譯程序，生成動態(tài)鏈接庫文件。

　　10.2.1.2 動態(tài)鏈接庫中的標(biāo)準(zhǔn)指示

　　在動態(tài)鏈接庫的輸出部分，用到了三個標(biāo)準(zhǔn)指示：name、Index、resident。

　　1.name

　　name后面接一個字符串常量，作為該過程或函數(shù)的輸出名。如：

　　exports

　　InStr name MyInstr;

　　其它應(yīng)用程序?qū)⒂眯旅��?MyInstr)調(diào)用該過程或函數(shù)。如果仍利用原來的名字(InStr)，則在程序執(zhí)行到引用點(diǎn)時(shí)會引發(fā)一個系統(tǒng)錯誤。

　　2.Index

　　Index指示為過程或函數(shù)分配一個順序號。如果不使用Index指示，則由編譯器按順序進(jìn)行分配。

　　Index后所接數(shù)字的范圍為1...32767。使用Index可以加速調(diào)用過程。

　　3.resident

　　使用resident，則當(dāng)DLLs裝入時(shí)特定的輸出信息始終保持在內(nèi)存中。這樣當(dāng)其它應(yīng)用程序調(diào)用該過程時(shí)，可以比利用名字掃描DLL入口降低時(shí)間開銷。

　　對于那些其它應(yīng)用程序常常要調(diào)用的過程或函數(shù)，使用resident指示是合適的。例如：

　　exports

　　InStr name MyInStr resident;

　　10.2.1.3 DLLs中的變量和段

　　一個DLLs擁有自己的數(shù)據(jù)段(DS)，因而它聲明的任何變量都為自己所私有。調(diào)用它的模塊不能直接使用它定義的變量。要使用必須通過過程或函數(shù)界面才能完成。而對DLLs來說，它永遠(yuǎn)都沒有機(jī)會使用調(diào)用它的模塊中聲明的變量。

　　一個DLLs沒有自己的堆棧段(SS)，它使用調(diào)用它的應(yīng)用程序的堆棧。因此在DLL中的過程、函數(shù)絕對不要假定DS = SS。一些語言在小模式編譯下有這種假設(shè)，但使用Delphi可以避免這種情況。Delphi絕不會產(chǎn)生假定DS = SS的代碼，Delphi的任何運(yùn)行時(shí)間庫過程/函數(shù)也都不作這種假定。需注意的是如果讀者想嵌入?yún)R編語言代碼，絕不要使SS和DS登錄同一個值。

　　10.2.1.4 DLLs中的運(yùn)行時(shí)間錯和處理

　　由于DLLs無法控制應(yīng)用程序的運(yùn)行，導(dǎo)致很難進(jìn)行異常處理，因此編寫DLLs時(shí)要十分小心，以確保被調(diào)用時(shí)能正常執(zhí)行 。當(dāng)DLLs中發(fā)生一個運(yùn)行時(shí)間錯時(shí)，相應(yīng)DLLs并不一定從內(nèi)存中移去(因?yàn)榇藭r(shí)其它應(yīng)用程序可能正在用它)，而調(diào)用DLLs的程序異常中止。這樣造成的問題是當(dāng)DLLs已被修改，重新進(jìn)行調(diào)用時(shí)，內(nèi)存中保留的仍然可能是以前的版本，修改后的程序并沒有得到驗(yàn)證。對于這個問題，有以下兩種解決方法：

　　1.在程序的異常處理部分顯式將DLL卸出內(nèi)存;

　　2.完全退出Windows，而后重新啟動，運(yùn)行相應(yīng)的程序。

　　同一般的應(yīng)用程序相比，DLL中運(yùn)行時(shí)間錯的處理是很困難的，而造成的后果也更為嚴(yán)重。因此要求程序設(shè)計(jì)者在編寫代碼時(shí)要有充分、周到的考慮。

　　10.2.1.5 庫初始化代碼的編寫

　　傳統(tǒng)Windows中動態(tài)鏈接庫的編寫，需要兩個標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)：LibMain和WEP，用于啟動和關(guān)閉DLL。在LibMain中，可以執(zhí)行開鎖DLL數(shù)據(jù)段、分配內(nèi)存、初始化變量等初始化工作;而WEP在從內(nèi)存中移去DLLs前被調(diào)用，一般用于進(jìn)行必要的清理工作，如釋放內(nèi)存等。Delphi用自己特有的方式實(shí)現(xiàn)了這兩個標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)的功能。這就是在工程文件中的begin...end部分添加初始化代碼。和傳統(tǒng)Windows編程方法相比，它的主要特色是：

　　1.初始化代碼是可選的。一些必要的工作(如開鎖數(shù)據(jù)段)可以由系統(tǒng)自動完成。所以大部分情況下用戶不會涉及到;

　　2.可以設(shè)置多個退出過程，退出時(shí)按順序依次被調(diào)用;

　　3.LibMain和WEP對用戶透明，由系統(tǒng)自動調(diào)用。

　　初始化代碼完成的主要工作是：

　　1.初始化變量、分配全局內(nèi)存塊、登錄窗口對象等初始化工作。在(10.3.2)節(jié)“利用DLLs實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)傳輸”中，用于數(shù)據(jù)共享的全局內(nèi)存塊就是在初始化代碼中分配的。

　　2.設(shè)置DLLs退出時(shí)的執(zhí)行過程。Delphi有一個預(yù)定義變量ExitProc用于指向退出過程的地址。用戶可以把自己的過程名賦給ExitProc。系統(tǒng)自動調(diào)用WEP函數(shù)，把ExitProc指向的地址依次賦給WEP執(zhí)行，直到ExitProc為nil。

　　下邊的一段程序包含一個退出過程和一段初始化代碼，用來說明如何正確設(shè)置退出過程。

　　library Test;

　　{$S-}

　　uses WinTypes, WinProcs;

　　var

　　SaveExit: Pointer;

　　procedure LibExit; far;

　　begin

　　if ExitCode = wep_System_Exit then

　　begin

　　{ 系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)的相應(yīng)處理 }

　　end

　　else

　　begin

　　{ DLL卸出時(shí)的相應(yīng)處理 }

　　end;

　　ExitProc := SaveExit; { 恢復(fù)原來的退出過程指針 }

　　end;

　　begin

　　{DLL的初始化工作 }

　　SaveExit := ExitProc; { 保存原來的退出過程指針 }

　　ExitProc := @LibExit; { 安裝新的退出過程 }

　　end.

　　在初始化代碼中，首先把原來的退出過程指針保存到一個變量中，而后再把新的退出過程地址賦給ExitProc。而在自定義退出過程LibExit結(jié)束時(shí)再把ExitProc的值恢復(fù)。由于ExitProc是一個系統(tǒng)全局變量，所以在結(jié)束時(shí)恢復(fù)原來的退出過程是必要的。

　　退出過程LibExit中使用了一個系統(tǒng)定義變量ExitCode，用于標(biāo)志退出時(shí)的狀態(tài)。 ExitCode的取值與意義如下：

　　表10.1 ExitCode的取值與意義

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　　取 值 意 義

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　　WEP_System_Exit Windows關(guān)閉

　　WEP_Free_DLLx DLLs被卸出

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　　退出過程編譯時(shí)必須關(guān)閉stack_checking，因而需設(shè)置編譯指示 {$S-} 。