10.1 Windows的動態鍊結庫原理　

　　動態鍊結庫(DLLs)是從C語言函數庫和Pascal庫單元的概念發展而來的。所有的C語言標準庫函數都存放在某一函數庫中，同時用戶也可以用LIB程式建立自己的函數庫。在鍊結應用程式的過程中，鍊結器從庫文件中拷貝程式呼叫的函數代碼，並把這些函數代碼加入到可執行文件中。這種方法同只把函數儲存在已編譯的.OBJ文件中相比更有利於代碼的重用。

　　但隨著Windows這樣的多工環境的出現，函數庫的方法顯得過於累贅。如果為了完成螢幕輸出、訊息處理、記憶體管理、對話方塊等操作，每個程式都不得不擁有自己的函數，那麼Windows程式將變得非常龐大。Windows的發展要求允許同時執行的幾個程式共享一群群組函數的單一拷貝。動態鍊結庫就是在這種情況下出現的。動態鍊結庫不用重複編譯或鍊結，一旦載入記憶體，Dlls函數可以被系統中的任何正在執行的應用程式軟體所使用，而不必再將DLLs函數的另一拷貝載入記憶體。　

10.1.1 動態鍊結庫的工作原理　

　　“動態鍊結”這幾字指明了DLLs是如何工作的。對於傳統的函數庫，鍊結器從中拷貝它需要的所有庫函數，並把確切的函數位址轉送給呼叫這些函數的程式。而對於DLLs，函數儲存在一個獨立的動態鍊結庫文件中。在建立Windows程式時，鍊結過程並不把DLLs文件鍊結到程式上。直到程式執行並呼叫一個DLLs中的函數時，該程式才要求這個函數的位址。此時Windows才在DLLs中尋找被呼叫函數，並把它的位址轉送給呼叫程式。採用這種方法，DLLs達到了復用代碼的極限。

　　DLLs不僅提供了函數重用的機制，而且提供了數據共享的機制。任何應用程式都可以共享由載入記憶體的DLLs管理的記憶體資源塊。只包含共享數據的DLLs稱為資源文件。如Windows的字形文件等。　

10.1.2 Windows系統的動態鍊結庫　

　　Windows本身就是由大量的動態鍊結庫支援的。這包括Windows API函數 ( KRNLx86.EXE，USER.EXE，GDI.EXE，…)，各種驅動程式文件，各種帶有.Fon和.Fot 檔案附加名的字形資源文件等。Windows還提供了針對某一功能的專用DLLs，如進行DDE程式設計的ddeml.dll，進行程式裝設的ver.dll等。

　　雖然在編寫Windows程式時必然要涉及到DLLs，但利用Delphi ，用戶在大部分時候並不會注意到這一點。這一方面是因為Delphi提供了豐富的函數使用戶不必直接去使用Windows API;另一方面即使使用Windows API，由於Delphi把API函數和其它Windows DLLs函數重新群群組織到了幾個庫單元中，因而也不必使用特殊的呼叫格式。所以本章的重點放在編寫和呼叫用戶自定義的DLLs上。

　　使用傳統的Windows程式設計方法來建立和使用一個DLLs是一件很令人頭痛的事，正如傳統的Windows程式設計方法本身就令人生畏一樣。用戶需要對定義文件、工程文件進行一系列的修改以適應建立和使用DLLs的需要。Delphi的出現，在這一方面，正如在其它許多方面所做的那樣，減輕了開發者的負擔。更令人興奮的是Delphi利用DLLs 實現了窗體的重用機制。用戶可以將自己設計好的窗體儲存在一個DLLs中，在需要的時候可隨時呼叫它。　

10.2 DLLs的編寫和呼叫　

10.2.1 DLLs的編寫　

　　在Delphi環境中，編寫一個DLLs同編寫一個一般的應用程式並沒有太大的區別。事實上作為DLLs 主體的DLL函數的編寫，除了在記憶體、資源的管理上有所不同外，並不需要其它特別的手段。真正的區別在工程文件上。

　　在絕大多數情況下，用戶幾乎意識不到工程文件的存在，因為它一般不顯示在螢幕上。如果想查看工程文件，則可以打開View選擇表選擇Project Source項，此時工程文件的代碼就會出現在螢幕的Code Editor(代碼編輯器)中。

　　program　　 工程標題;

　　uses　　　　 子句;

　　而DLLs工程文件的格式為：　

　　library 工程標題;

　　uses 子句;

　　exprots 子句;

　　1.一般工程文件的頭標用program關鍵字，而DLLs工程文件頭標用library 關鍵字。不同的關鍵字通知編譯器產生不同的可執行文件。用program關鍵字產生的是.exe文件，而用library關鍵字產生的是.dll文件；

　　根據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.用於數據交換的DLLs；

3.用於窗體重用的DLLs。

　　這一節我們只討論完成一般功能的DLLs，其它內容將在後邊的兩節中討論。　

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的應用程式模板，建立一個DLLs程式框架。

　　對於Delphi 1.0的用戶，由於沒有DLLs模板，因此：

　　(1).建立一個一般的應用程式，並打開工程文件；

　　(2).移去窗體和相應的代碼單元；

　　(3).在工程文件中，把program改成library，移去Uses子句中的Forms，並加入適當的庫單元（一般SysUtils、Classes是需要的），刪去begin...end之間的所有代碼。

　　2.以適當的檔案標簽保持文件，此時library後跟的庫名自動修改；

　　3.輸入過程、函數代碼。如果過程、函數準備供其它應用程式呼叫，則在過程、函數頭後加上export 編譯指示；

　　4.建立exports子句，包含供其它應用程式呼叫的函數和過程名。可以利用標準指示 name 、Index、resident以方便和加速過程/函數的呼叫；

　　5.輸入庫初始化代碼。這一步是可選的；

　　6.編譯程式，產生動態鍊結庫文件。　

10.2.1.2 動態鍊結庫中的標準指示　

　　在動態鍊結庫的輸出部分，用到了三個標準指示：name、Index、resident。

　　1.name

　　name後面接一個字元串常數，作為該過程或函數的輸出名。如：　

exports

InStr name MyInstr;

　　其它應用程式將用新名字(MyInstr)呼叫該過程或函數。如果仍利用原來的名字(InStr)，則在程式執行到引用點時會引發一個系統錯誤。

　　2.Index

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

　　Index後所接數字的範圍為1...32767。使用Index可以加速呼叫過程。

　　3.resident

　　使用resident，則當DLLs載入時特定的輸出資訊始終保持在記憶體中。這樣當其它應用程式呼叫該過程時，可以比利用名字掃描DLL入口降低時間開銷。

　　對於那些其它應用程式常常要呼叫的過程或函數，使用resident指示是合適的。例如：　

exports

InStr name MyInStr resident;　

10.2.1.3 DLLs中的變數和段　

一個DLLs擁有自己的數據段(DS)，因而它聲明的任何變數都為自己所私有。呼叫它的模群組不能直接使用它定義的變數。要使用必須通過過程或函數介面才能完成。而對DLLs來說，它永遠都沒有機會使用呼叫它的模群組中聲明的變數。

　　一個DLLs沒有自己的堆疊段(SS)，它使用呼叫它的應用程式的堆疊。因此在DLL中的過程、函數絕對不要假定DS = SS。一些語言在小模式編譯下有這種假設，但使用Delphi可以避免這種情況。Delphi絕不會產生假定DS = SS的代碼，Delphi的任何執行時間庫過程/函數也都不作這種假定。需注意的是如果讀者想嵌入群群組合語言代碼，絕不要使SS和DS登入同一個值。　

10.2.1.4 DLLs中的執行時間錯和處理　

　　由於DLLs無法控制應用程式的執行，導致很難進行異常處理，因此編寫DLLs時要十分小心，以確保被呼叫時能正常執行 。當DLLs中發生一個執行時間錯時，相應DLLs並不一定從記憶體中移去（因為此時其它應用程式可能正在用它），而呼叫DLLs的程式異常中止。這樣造成的問題是當DLLs已被修改，重新進行呼叫時，記憶體中保留的仍然可能是以前的版本，修改後的程式並沒有得到驗證。對於這個問題，有以下兩種解決方法：

　　1.在程式的異常處理部分顯式將DLL卸出記憶體；

　　2.完全結束Windows，而後重新啟動，執行相應的程式。

　　同一般的應用程式相比，DLL中執行時間錯的處理是很困難的，而造成的後果也更為嚴重。因此要求程式設計者在編寫代碼時要有充分、周到的考慮。　

10.2.1.5 庫初始化代碼的編寫　

　　傳統Windows中動態鍊結庫的編寫，需要兩個標準函數：LibMain和WEP，用於啟動和關閉DLL。在LibMain中，可以執行開鎖DLL數據段、分配記憶體、初始化變數等初始化工作；而WEP在從記憶體中移去DLLs前被呼叫，一般用於進行必要的清理工作，如釋放記憶體等。Delphi用自己特有的方式實現了這兩個標準函數的功能。這就是在工程文件中的begin...end部分加入初始化代碼。和傳統Windows程式設計方法相比，它的主要特色是：

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

　　2.可以設定多個結束過程，結束時按順序依次被呼叫；

　　3.LibMain和WEP對用戶透明，由系統自動呼叫。

　　1.初始化變數、分配全局記憶體塊、登入視窗物件等初始化工作。在(10.3.2)節“利用DLLs實現應用程式間的數據傳輸”中，用於數據共享的全局記憶體塊就是在初始化代碼中分配的。

　　2.設定DLLs結束時的執行過程。Delphi有一個預定義變數ExitProc用於指向結束過程的位址。用戶可以把自己的過程名賦給ExitProc。系統自動呼叫WEP函數，把ExitProc指向的位址依次賦給WEP執行，直到ExitProc為nil。

library Test;

{$S-}

uses WinTypes, WinProcs;

var

SaveExit: Pointer;　

procedure LibExit; far;

begin

if ExitCode = wep_System_Exit then

begin

{ 系統關閉時的相應處理 }

end

else

begin

{ DLL卸出時的相應處理 }

end;

ExitProc := SaveExit; { 恢復原來的結束過程指標 }

end;　

begin

{DLL的初始化工作 }

SaveExit := ExitProc; { 存檔原來的結束過程指標 }

ExitProc := @LibExit; { 裝設新的結束過程 }

end.

　　在初始化代碼中，首先把原來的結束過程指標存檔到一個變數中，而後再把新的結束過程位址賦給ExitProc。而在自定義結束過程LibExit結束時再把ExitProc的值恢復。由於ExitProc是一個系統全局變數，所以在結束時恢復原來的結束過程是必要的。

　　結束過程LibExit中使用了一個系統定義變數ExitCode，用於標誌結束時的狀態。 ExitCode的取值與意義如下：　

表10.1 ExitCode的取值與意義

─────────────────────

取 值 意 義

??????????????????????????????????????????

　　WEP_System_Exit Windows關閉　

WEP_Free_DLLx DLLs被卸出

─────────────────────　

　　結束過程編譯時必須關閉stack_checking，因而需設定編譯指示 {$S-} 。　

10.2.1.6 編寫一般DLLs的應用舉例　

　　在下面的程式中我們把一個字元串操作的函數儲存到一個DLLs中，以便需要的時候呼叫它。應該注意的一點是：為了保證這個函數可以被其它語言編寫的程式所呼叫，作為參數傳遞的字元串應該是無結束符的字元數群群組型式(即PChar型式)，而不是Object Pascal的帶結束符的Srting型式。程式清單如下：

library Example;

uses

SysUtils,

Classes;

{返回字元在字元串中的位置}

function InStr(SourceStr: PChar;Ch: Char): Integer; export;

var

Len,i: Integer;

begin

Len := strlen(SourceStr);

for i := 0 to Len-1 do

if SourceStr[i] = ch then

begin

Result := i;

Exit;

end;

Result := -1;

end;

exports

Instr Index 1 name 'MyInStr' resident;

begin

end.　

10.2.2 呼叫DLLs

　　有兩種方法可用於呼叫一個儲存在DLLs中的過程。

　　1.靜態呼叫或顯示裝載

　　使用一個外部聲明子句，使DLLs在應用程式開始執行前即被載入。例如：　

　　function Instr(SourceStr : PChar;Check : Char); Integer; far; external 'UseStr';

　　使用這種方法，程式無法在執行時間裏決定DLLs的呼叫。假如一個特定的DLLs在執行時無法使用，則應用程式將無法執行。

　　2.動態呼叫或隱式裝載

　　使用Windows API函數LoadLibray和GetProcAddress可以實現在執行時間裏動態裝載DLLs並呼叫其中的過程。

　　若程式只在其中的一部分呼叫DLLs的過程，或者程式使用哪個DLLs， 呼叫其中的哪個過程需要根據程式執行的實際狀態來判斷，那麼使用動態呼叫就是一個很好的選擇。

　　使用動態呼叫，即使裝載一個DLLs失敗了，程式仍能繼續執行。　

10.2.3 靜態呼叫

　　在靜態呼叫一個DLLs中的過程或函數時，external指示增加到過程或函數的聲明語句中。被呼叫的過程或函數必須採用遠呼叫模式。這可以使用far過程指示或一個{$F +}編譯指示。

　　Delphi全部支援傳統Windows動態鍊結庫程式設計中的三種呼叫方式，它們是：

　　● 通過過程/函數名

　　● 通過過程/函數的別名

　　● 通過過程/函數的順序號　

　　通過過程或函數的別名呼叫，給用戶程式設計提供了靈活性，而通過順序號(Index)呼叫可以提高相應DLL的裝載速度。　

10.2.4 動態呼叫　

10.2.4.1 動態呼叫中的API函數　

　　動態呼叫中使用的Windows API函數主要有三個,即：Loadlibrary，GetProcAddress和Freelibrary。

　　 1.Loadlibrary: 把指定庫模群組載入記憶體

　　function Loadlibrary(LibFileName: PChar): THandle;　

LibFileName指定了要裝載DLLs的檔案標簽，如果LibFileName沒有包含一個路徑，則Windows按下述順序進行找到：

　　(1)目前工作目錄；

　　(2)Windows目錄(包含win.com的目錄)。函數GetWindowDirectory返回這一目錄的路徑；

　　(3)Windows系統目錄(包含系統文件如gdi.exe的目錄)。函數GetSystemDirectory返回這一目錄的路徑；

　　(4)包含目前任務可執行文件的目錄。利用函數GetModuleFileName可以返回這一目錄的路徑；

　　(5)列在PATH環境變數中的目錄；

　　(6)網路的映象目錄清單。

　　如果函數執行成功，則返回裝載庫模群組的實例句柄。否則，返回一個小於HINSTANCE_ERROR的錯誤代碼。錯誤代碼的意義如下表：　

　　 表10.2 Loadlibrary返回錯誤代碼的意義

──────────────────────────────────────

錯誤代碼　　　　　　　　　意　　　　　　　　義

　　　 0 系統記憶體不夠，可執行文件被破壞或呼叫非法

　　　 2 文件沒有被發現

　　　 3 路徑沒有被發現

　　　 5 企圖動態鍊結一個任務或者有一個共享或網路保護錯

　　　 6 庫需要為每個任務建立分離的數據段

　　 　 8 沒有足夠的記憶體啟動應用程式

　　 10 Windows版本不正確

　　　 11 可執行文件非法。或者不是Windows應用程式，或者在.EXE映

　　 　　 像中有錯誤

　　　 12 應用程式為一個不同的作業系統設計(如OS/2程式)

13 應用程式為MS DOS4.0設計

　　　 14 可執行文件的型式不知道

　　　 15 試圖裝載一個實模式應用程式(為早期Windows版本設計)

16 試圖裝載包含可寫的多個數據段的可執行文件的第二個實例

　　　 19 試圖裝載一個壓縮的可執行文件。文件必須被解壓後才能被裝裁

　　　 20 動態鍊結庫文件非法

　　　 21 應用程式需要32位擴展

─────────────────────────────────────

　　假如在應用程式用Loadlibrary呼叫某一模群組前，其它應用程式已把該模群組載入記憶體，則Loadlibrary並不會裝載該模群組的另一實例，而是使該模群組的“引用計數”加1。　

　　2.GetProcAddress：撿取給定模群組中函數的位址

　　function GetProcAddress(Module: THandle; ProcName: PChar): TFarProc;　

Module包含被呼叫的函數庫模群組的句柄，這個值由Loadlibrary返回。如果把Module設定為nil，則表示要引用目前模群組。

　　ProcName是指向含有函數名的以nil結尾的字元串的指標，或者也可以是函數的次序值。如果ProcName參數是次序值，則如果該次序值的函數在模群組中並不存在時，GetProcAddress仍返回一個非nil的值。這將引起混亂。因此大部分情況下用函數名是一種更好的選擇。如果用函數名，則函數名的拼寫必須與動態鍊結庫文件EXPORTS節中的對應拼寫相一致。

　　如果GetProcAddress執行成功，則返回模群組中函數入口處的位址，否則返回nil。

3.Freelibrary：從記憶體中移出庫模群組

　　procedure Freelibrary(Module : THandle);　

Module為庫模群組的句柄。這個值由Loadlibrary返回。

　　由於庫模群組在記憶體中只裝載一次，因而呼叫Freelibrary首先使庫模群組的引用計數減一。如果引用計數減為0，則卸出該模群組。

　　每呼叫一次Loadlibrary就應呼叫一次FreeLibray，以保證不會有多餘的庫模群組在應用程式結束後仍留在記憶體中。　

10.2.4.2 動態呼叫舉例　

　　對於動態呼叫，我們舉了如下的一個簡單例子。系統一共包含兩個編輯框。在第一個編輯框中輸入一個字元串，而後在第二個編輯框中輸入字元。如果該字元包含在第一個編輯框的字元串中，則標籤框顯示資訊：“位於第n位。”，否則顯示資訊：“不包含這個字元。”。如圖是程式的執行介面。