Dll-библиотека – это набор подпрограмм, которые могут использоваться приложением или другой dll-библиотекой. Так же как и модули языка Паскаль dll-библиотеки могут содержать разделяемый код или ресурсы. Но в отличие от модулей dll-библиотека является отдельно компилируемым исполняемым кодом, который подключается к вызывающему приложению не во время компиляции, а во время работы приложения. Это означает, что библиотека может отсутствовать на компьютере во время компиляции приложения, но в тоже время это означает, что во время компиляции нельзя проверить возможность импорта подпрограммы.

1. Соглашения о вызовах

При вызовах процедур и функций каждая программа использует определённые соглашения о вызовах. Эти соглашения определяют следующие параметры вызова:

порядок передачи параметров, в том числе использование регистров;
порядок очистки стека;
преобразование имени подпрограммы.

При разработке и использовании dll-библиотек, особенно если библиотека и использующая её программа написаны на разных языках программирования, необходимо следить за тем, чтобы при реализации и вызове подпрограмм использовались одни и те же соглашения о вызовах.

1.1. Соглашения о вызовах языка С++

Основными соглашениями о вызовах в языке С++ являются _cdecl, _stdcall, _fastcall и _thiscall. По умолчанию используется _cdecl. Модификатор, определяющий, соглашение о вызовах записывается после типа результата функции:
void _stdcall f() { … }

Все перечисленные соглашения о вызовах языка С++ подразумевают передачу параметров функции через стек справа налево, т.е. первым в стек кладётся самый правый (последний) параметр.
При использовании соглашения о вызовах _fastcall первые два параметра, размер которых не больше двойного слова, передаются через регистры ECX и EDX. Остальные параметры передаются через стек.
Соглашение о вызовах _thiscall используется для функций-членов класса: указатель this передаётся через регистр ECX, а остальные параметры – через стек.
Соглашение о вызовах _cdecl подразумевает, что очистка стека осуществляется вызывающей программой. Остальные соглашения о вызовах подразумевают, что очистка стека осуществляется подпрограммой.
Все перечисленные соглашения о вызовах подразумевают использование регистров для передачи результата функции. Если размер результата не превышает двойного слова, результат передаётся через регистр EAX. Если размер результата не превышает 8 байт, результат передаётся через регистровую пару EDX:EAX. В противном случае через регистр EAX передаётся адрес результата функции.

Соглашение о вызовах	Порядок передачи параметров	Очистка стека	Использование регистров
_cdecl	Справа налево	Вызывающей программой	EAX или EDX:EAX для передачи результата.
_stdcall	Справа налево	Подпрограммой	EAX или EDX:EAX для передачи результата.
_fastcall	Справа налево	Подпрограммой	ECX и EDX для передачи двух первых параметров. EAX или EDX:EAX для передачи результата.
_thiscall	Справа налево	Подпрограммой	ECX для передачи указателя this. EAX или EDX:EAX для передачи результата.

При использовании соглашения о вызовах _cdecl генерируемый код получается больше, чем при использовании соглашения о вызовах _stdcall, т.к. после каждого вызова функции необходимо вставлять команды очистки стека. Однако это соглашение о вызовах позволяет реализовывать и вызывать функции с переменным числом параметров.

1.2. Преобразование имён

Компоновщик использует преобразованные (decorated) имена функций. Для языка С++ в такое имя добавляется информации о классе или пространстве имён, которому принадлежит функция, о типах параметров и результата, о соглашении о вызовах.

Функция	Преобразованное имя
`int a(char) {int i = 3; return i; }`	`?a@@YAHD@Z`
`void __stdcall b::c(float) { }`	`?c@b@@AAGXM@Z`

Для языка С способ преобразования имени зависит от соглашения о вызовах.

Соглашение о вызовах	Преобразование имени
_cdecl	Перед именем функции добавляется знак подчёркивания
_stdcall	Перед именем функции добавляется знак подчёркивания, а после имени функции – знак @ и количество байт, занимаемых параметрами функции
_fastcall	То же, что и для _stdcall, но перед именем функции добавляется знак @

Функция	Преобразованное имя
`extern "C" int f(char, char *){ }`	`_f`
`extern "C" int _stdcall f(char, char *){ }`	`_f@5`
`extern "C" int _fastcall f(char, char *){ }`	`@f@5`

Знать и использовать преобразованные имена обычно не нужно. Но при использовании в программах на С++ dll-библиотек, написанных на других языках в прототипе функции может потребоваться директива extern "C", которая указывает, что необходимо применять правила компоновки языка С.

1.3. Соглашения о вызовах языка Паскаль

В языке Паскаль для указания соглашения о вызовах используются директивы register, pascal, cdecl, stdcall и safecall. Директива размещается в конце заголовка подпрограммы:
function MyFunction(x: real): real; cdecl;

По умолчанию подпрограммы в языке Паскаль компилируются с использованием соглашения о вызовах register.

При использовании соглашений о вызовах register и pascal параметры в подпрограмму передаются слева направо, т.е. самый левый параметр передаётся первым, а самый правый – последним. При использовании соглашений о вызовах cdecl, stdcall и safecall параметры в подпрограмму передаются справа налево.
При использовании всех соглашений о вызовах кроме cdecl подпрограмма удаляет параметры из стека при возврате из подпрограммы. При использовании соглашения о вызовах cdecl вызывающая программа удаляет параметры из стека после возврата управления.
При использовании соглашения о вызовах register до трёх параметров могут быть переданы через регистры процессора. При использовании остальных соглашений о вызовах все параметры передаются через стек.
При использовании соглашения о вызовах safecall может возбуждаться исключение ‘firewall’. На платформе Win32 это исключение позволяет передавать уведомления об ошибках между процессами, взаимодействующими через COM-модель.

Директива	Порядок передачи параметров	Очистка стека	Использование регистров
register	Слева направо	Подпрограммой	Да
pascal	Слева направо	Подпрограммой	Нет
cdecl	Справа налево	Вызывающей программой	Нет
stdcall	Справа налево	Подпрограммой	Нет
safecall	Справа налево	Подпрограммой	Нет

Используемое по умолчанию соглашение о вызовах register является наиболее эффективным, т.к. во многих случаях позволяет избежать создания стекового фрейма для подпрограммы. Соглашение о вызовах cdecl бывает полезно при импорте внешних подпрограмм из динамических библиотек, написанных на языке C++. Соглашения о вызовах stdcall и safecall обычно используются для внешних подпрограмм. Соглашение о вызовах pascal поддерживается для обратной совместимости.

Директивы near, far и export описывают соглашения о вызовах, использовавшихся в 16-битных приложениях. Они не имеют эффекта на платформе Win32 и поддерживаются только для обратной совместимости.

2. Разработка dll-библиотеки

2.1. Структура исходного кода dll-библиотеки

Исходный код dll-библиотеки имеет схожую структуру во всех языках программирования. Библиотека должна содержать:

необязательную часть кода, которая отвечает за инициализацию и очистку библиотеки;
набор подпрограмм библиотеки;
явное указание, какие подпрограммы должны экспортироваться из библиотеки.

Инициализирующая часть кода оформляется в виде процедуры, которая получает ряд параметров, один из которых указывает на причину обращения. Этот параметр может принимать одно из следующих значений.

Значение параметра	Смысл
DLL_PROCESS_ATTACH	Указывает, что библиотека подключена к вызывающему процессу
DLL_PROCESS_DETACH	Указывает, что библиотека отсоединена от вызывающего процесса
DLL_THREAD_ATTACH	Указывает, что процесс создаёт новый поток
DLL_THREAD_DETACH	Указывает, что процесс завершает поток

Процедура должна возвращать значение истина в случае успешного завершения, и значение ложь при возникновении ошибки. В этом случае дальнейшие действия прекращаются.

2.2. Разработка dll-библиотеки на языке С++

2.2.1. Принципы разработки

Для создания dll-библиотеки в приложении Microsoft Visual Studio необходимо создать новый проект Win32 и после задания имени проекта в окне параметров приложения выбрать тип приложения DLL. Если остальные параметры оставить без изменений, Microsoft Visual Studio автоматически сгенерирует шаблон библиотеки. Если же создать пустой проект (empty project), то инициализирующую часть кода придётся писать самостоятельно. В языке С++ основной функцией dll-библиотеки является функция, которую обычно называют DllMain, и которая выглядит следующим образом.
#include <windows.h> BOOL APIENTRY DllMain(HMODULE 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: break; } return TRUE; }

Функция DllMain получает три параметра. Первый является идентификатором библиотеки. Второй определяет причину вызова функции DllMain (см. раздел 2.1). Третий параметр зарезервирован для внутреннего использования в Windows.

Функции, которые будут экспортироваться из dll-библиотеки, должны быть объявлены со спецификацией extern "C" __declspec(dllexport), которая указывает, что функция должна быть доступна приложению, использующему библиотеку, и что имена должны преобразовываться по правилам языка С.
extern "C" __declspec(dllexport) <тип> <имя> (<параметры>) { … }

2.2.2. Пример dll-библиотеки на языке С++

// dllmain.cpp: Defines the entry point for the DLL application #include <windows.h> #include <cstdio> BOOL APIENTRY DllMain(HMODULE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved) { switch (ul_reason_for_call) { case DLL_PROCESS_ATTACH: // Будьте внимательны!!! Функция printf используется исключительно для примера. // Библиотека будет работать только в консольном приложении. // В обычное приложение под Windows подключать эту библиотеку нельзя! printf("Hello, I am an example library!\n"); break; case DLL_THREAD_ATTACH: break; case DLL_THREAD_DETACH: break; case DLL_PROCESS_DETACH: printf("Goodbye. Example library\n"); break; } return TRUE; } // ExampleDll.cpp: Defines the exported functions for the DLL application extern "C" __declspec(dllexport) void ExampleFunction(char *source, char *dest) { int i; for (i = 0; source[i]; i++) dest[i] = source[i]; dest[i] = '\0'; }

После успешной компиляции вы получите файлы .dll и .lib. Файл с расширением lib – это так называемая библиотека импорта, которая требуется при статическом подключении dll-библиотеки.

2.3. Разработка dll-библиотеки на языке Паскаль

2.3.1. Принципы разработки

Файл с исходным кодом библиотеки аналогичен файлу с исходным кодом программы, за исключением того, что заголовок библиотеки начинается со слова library. Таким образом, раздел объявлений библиотеки содержит объявления процедур и функций, а также констант, типов и переменных, необходимых для работы процедур и функций. Раздел операторов, в обычной программе содержащий основной код программы, в dll-библиотеке содержит код инициализации библиотеки.

Для того чтобы подпрограмма из dll-библиотеки была импортирована в другое приложение, она должна быть явно указана в операторе exports. Этот оператор имеет следующий синтаксис:
exports <элемент₁>, …, <элемент_N>;

Каждый элемент представляет собой имя процедуры или функции (которая должна быть определена до оператора exports), за которым должен следовать список параметров (для совместно используемых процедур и функций), и может следовать необязательная спецификация name.

Спецификация name состоит из директивы name и следующей за ней строкой. Если элемент не имеет спецификации name, то процедура или функция экспортируется под своим исходным именем с тем же написанием и регистром. Спецификация name позволяет экспортировать процедуру или функцию под другим именем. Совместно используемые процедуры и функции желательно экспортировать под разными именами.
exports Divide(x, y: Integer) name 'Divide_Ints', Divide(x, y: Real) name 'Divide_Reals';

Оператор exports может встречаться несколько раз в разделе объявлений.

Для экспортируемых процедур желательно использовать соглашение о вызовах stdcall или cdecl, если предполагается импортировать подпрограммы в программы, написанные на языке C++.

Библиотека может быть построена из нескольких модулей – в этом случае код библиотеки будет содержать только операторы uses и exports и код инициализации библиотеки. Оператор exports можно поместить в раздел описания интерфейса или раздел реализации модуля. Библиотека, подключающая такой модуль, автоматически экспортирует подпрограммы, перечисленные в операторах exports модуля.

Функция IsLibrary, объявленная в модуле System, позволяет определить, выполняется ли код в приложении или в библиотеке. Функция возвращает значение истина при выполнении в коде библиотеки, и ложь при выполнении в коде приложения. Это может быть полезно в модуле, поскольку разработчик модуля не знает, куда именно будет подключён модуль.

Раздел операторов в блоке dll-библиотеки содержит код инициализации библиотеки. Эти операторы выполняются один раз при каждой загрузке библиотеки. Они обычно выполняют такие действия как регистрация классов окон и инициализация переменных.

Код инициализации библиотеки может сигнализировать об ошибке, присваивая переменной ExitCode ненулевое значение. Переменная ExitCode определена в модуле System и по умолчанию имеет значение 0. Если код инициализации библиотеки присваивает этой переменной другое значение, библиотека выгружается из памяти и вызывающему приложению передаётся уведомление об ошибке.

Код инициализации библиотеки может также устанавливать процедуру точки входа, которая выполняется при загрузке и выгрузке библиотеки. Переменная DLLProc позволяет библиотеке отслеживать вызовы операционной системы. Обычно эта возможность необходима только библиотекам, которые поддерживают многопоточность. В противном случае лучше использовать разделы инициализации и завершения модуля.

Для отслеживания вызовов операционной системы надо определить процедуру обратного вызова, получающую один параметр целого типа. Адрес этой процедуры необходимо присвоить переменной DLLProc. Когда процедура вызывается, ей через параметр передаётся одно из значений, определённых в разделе 2.1. В теле процедуры можно указать необходимые действия в зависимости от значения, переданного в процедуру.

library Test; uses SysUtils, Windows; var SaveDllProc: procedure(reason: integer); procedure LibraryProc(reason: integer); begin case reason of DLL_PROCESS_ATTACH: writeln('PROCESS_ATTACH'); DLL_PROCESS_DETACH: writeln('PROCESS_DETACH'); end; if @SaveDllProc <> nil then SaveDllProc(reason); end; begin SaveDllProc := DllProc; DllProc := @LibraryProc; end.

2.3.2. Пример dll-библиотеки на языке Паскаль

library InputOutput; uses SysUtils, Classes, Windows; const NArrayMax = 100; type IntArray = array [1..NArrayMax] of integer; RealArray = array [1..NArrayMax] of real; var SaveDllProc: procedure(reason: integer); procedure LibraryProc(reason: integer); begin case reason of { writeln опять-таки работает только в консольном приложении } DLL_PROCESS_ATTACH: writeln('PROCESS_ATTACH'); DLL_PROCESS_DETACH: writeln('PROCESS_DETACH'); end; if @SaveDllProc <> nil then SaveDllProc(reason); end; { Процедура ввода целочисленного одномерного массива из файла } procedure Get(var x: IntArray; var n: integer; var f: TextFile); overload; stdcall; var i: integer; begin readln(f, n); for i := 1 to n do read(f, x[i]); readln(f); end; { Процедура ввода вещественного одномерного массива из файла } procedure Get(var x: RealArray; var n: integer; var f: TextFile); overload; stdcall; var i: integer; begin readln(f, n); for i := 1 to n do read(f, x[i]); readln(f); end; { Процедура вывода целочисленного одномерного массива в файл } procedure Put(const x: IntArray; n: integer; name: string; var f: TextFile); stdcall; var i: integer; begin writeln(f, 'The array ', name, ' of ', n:2, ' elements'); for i := 1 to n do write(f, x[i]:8); writeln(f); writeln(f); end; { Указываем экспортируемые подпрограммы. Имя Get является совместно используемым, поэтому процедуры экспортируются под разными именами. } exports Get(var x: IntArray; var n: integer; var f: TextFile) name 'GetIntArray', Get(var x: RealArray; var n: integer; var f: TextFile) name 'GetRealArray', Put; begin SaveDllProc := DllProc; DllProc := @LibraryProc; end.

2.4. Разработка dll-библиотеки на языке Ассемблер

2.4.1. Принципы разработки

Исходный код на языке Ассемблер для dll-библиотеки должен содержать набор процедур, одна из которых – инициализирующая – схожа по структуре с инициализирующей функцией на языке С++. Процедура должна получать такие же три параметра и помещать в регистр EAX значение -1 (истина) для продолжения работы и значение 0 (ложь) для завершения работы. Остальные процедуры либо предназначены для экспорта из библиотеки, либо являются вспомогательными.

Однако для указания экспортируемых процедур надо создать так называемый файл установок модуля, имеющий расширение def. В этом файле указывается имя и описание библиотеки, а также имена и другие параметры экспортируемых процедур.
LIBRARY MyDLL DESCRIPTION 'MyDLL - пример DLL-библиотеки' EXPORTS MyFunction

Для каждой процедуры можно указать порядковый номер (после знака @). Этот номер может быть использован для вызова процедуры при динамическом подключении библиотеки (см. раздел 3.3). На самом деле компилятор присваивает порядковые номера всем экспортируемым объектам. Однако способ, которым он это делает, непредсказуем, если не присвоить эти номера явно. В строке экспорта можно также использовать параметр NONAME. Он запрещает компилятору включать имя процедуры в таблицу экспортирования DLL. Иногда это позволяет сэкономить много места в dll-файле. Приложения, использующие библиотеку импортирования для неявного подключения, не «заметят» разницы, поскольку при неявном подключении порядковые номера используются автоматически. Приложениям, загружающим библиотеку динамически, потребуется передавать в функцию GetProcAddress порядковый номер, а не имя процедуры.
LIBRARY MyDLL DESCRIPTION 'MyDLL - пример DLL-библиотеки' EXPORTS MyFunction @1 NONAME

После создания исходного кода и файла установок модуля нужно обычным способом скомпилировать объектный файл, а компоновщик вызвать с дополнительными параметрами – задать имя файла установок модуля и указать, что необходимо построить именно библиотеку. При вызове компоновщика из директории, в которой находятся файлы .def и .obj команда вызова будет иметь примерно такой вид:
d:\masm32\bin\link /dll /subsystem:windows /def:MyDLL.def MyDLL.obj

При отсутствии ошибок компоновщик создаст файлы .dll и .lib. Файл с расширением lib – это так называемая библиотека импорта, которая требуется при статическом подключении dll-библиотеки.

2.4.2. Пример dll-библиотеки на языке Ассемблер

; Файл ExampleDll.asm .686 .model flat, c option casemap:none .code ;--------------------------------------------------------------------------- ; Инициализирующая процедура библиотеки. Имя процедуры может быть любым ;--------------------------------------------------------------------------- DllMain proc hInstDLL:DWORD, reason:DWORD, reserved1:DWORD mov eax, -1 ret DllMain endp ;---------------------------------------------------------------------------- ; Процедура, экспортируемая из библиотеки ;---------------------------------------------------------------------------- ExampleProc proc push ebp mov ebp, esp push esi push edi mov esi, [ebp + 8] mov edi, [ebp + 12] xor eax, eax L1: mov al, [esi] mov [edi], al inc esi inc edi test eax, eax jnz L1 pop edi pop esi mov esp, ebp pop ebp ret ExampleProc endp End DllMain ; Файл ExampleDll.def LIBRARY ExampleDll EXPORTS ExampleProc

3. Использование dll-библиотеки

Прежде чем вызывать подпрограммы, включённые в dll-библиотеку, их надо импортировать в приложение. Это можно сделать двумя способами – путём объявления внешней процедуры или функции или динамически с помощью Win32 API функций. Но в любом случае подпрограммы из dll-библиотеки будут импортированы только во время работы приложения.

3.1. Поиск dll-библиотек

Чтобы загрузить dll-библиотеку, операционная система должна найти её. Поиск осуществляется в следующих местах:

директория, из которой загружено приложение, требующее dll-библиотеку;
текущая директория;
системная директория (обычно C:\Windows\System32);
системная директория для 16-битных приложений (обычно C:\Windows\System);
Windows-директория;
директории, указанные в переменной окружения PATH.

Последовательность просмотра директорий может быть разной, это зависит от настроек, но, в общем, просматриваются перечисленные директории до нахождения требуемой библиотеки. Если ни в одной из перечисленных директорий библиотека не найдена, приложение получает уведомление об ошибке.

3.2. Статическое подключение

Самый простой способ импортировать процедуру или функцию – тем или иным способом объявить её как внешнюю. Необходимо также указать имя подключаемой dll-библиотеки.

3.2.1. Статическое подключение dll-библиотеки в программе на языке С++

Для статического подключения dll-библиотеки в программе на языке С++ необходимо скопировать файл .lib в директорию с исходным кодом приложения и указать имя этого файла в настройках компоновщика – Project → Properties → Configuration Properties → Linker → Input → Additional Dependencies. Кроме того, поскольку функции должны иметь прототипы, потребуется заголовочный файл с прототипами функций, который необходимо вставить с помощью директивы препроцессора #include в файлы с исходным кодом, в которых предполагается использование функций dll-библиотеки. Заголовочный файл поставляется разработчиком библиотеки. Функции должны быть объявлены со спецификацией extern "C" __declspec(dllimport), которая указывает, что функция будет импортирована из внешнего модуля.

// Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.2.2 // ExampleDll.h: Defines the imported functions extern "C" __declspec(dllimport) void ExampleFunction(char *source, char *dest); // DllTest.cpp #include "StringDll.h" #include <cstdio> void main() { char str[256], res[256]; printf("Input a string\n"); gets(str); ExampleFunction(str, res); printf("New string - '%s'\n\n", res); }

3.2.2. Статическое подключение dll-библиотеки в программе на языке Паскаль

В языке Паскаль и объявление внешней процедуры, и указание подключаемой библиотеки осуществляется с помощью директивы external:
procedure <имя> (<список параметров>); external <строка, задающая имя библиотеки>; function <имя> (<список параметров>): <тип результата>; external <строка, задающая имя библиотеки>;

Если включить в код приложения подобное объявления, библиотека, имя которой задано после ключевого слова external, будет загружаться при запуске приложения. Имя импортируемой процедуры или функции будет означать одну и ту же подпрограмму из одной и той библиотеки всё время выполнения приложения.

// Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.3.2 program LibraryTest1; {$APPTYPE CONSOLE} {$I-} uses SysUtils; const NArrayMax = 100; type IntArray = array [1..NArrayMax] of integer; procedure GetIntArray(var x: IntArray; var n: integer; var f: TextFile); stdcall; external 'InputOutput.dll'; procedure Put(const x: IntArray; n: integer; name: string; var f: TextFile); stdcall; external 'InputOutput.dll'; var a: IntArray; n: integer; f: TextFile; begin if ParamCount < 2 then begin writeln('There are no enough parameters'); readln; exit; end; AssignFile(f, ParamStr(1)); Reset(f); if IOResult <> 0 then begin writeln('It is not possible to open file ''', ParamStr(1), ''' for reading'); readln; exit; end; GetIntArray(a, n, f); CloseFile(f); AssignFile(f, ParamStr(2)); Rewrite(f); if IOResult <> 0 then begin writeln('It is not possible to open file ''', ParamStr(2), ''' for writing'); writeln('Output is made to the screen. Press ENTER'); readln; AssignFile(f, ''); Rewrite(f); end; Put(a, n, 'A', f); CloseFile(f); readln; end.

3.2.3. Статическое подключение dll-библиотеки в программе на языке Ассемблер

Для статического подключения dll-библиотеки в программе на языке Ассемблер потребуется файл .lib, а также файл с расширением inc, который аналогичен заголовочному файлу языка С++. В исходный код программы нужно включить файл .inc с помощью директивы include и файл .lib с помощью директивы includelib. После этого можно вызывать процедуры dll-библиотеки.

; Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.4.2 ; Файл ExampleDll.inc ; Файл содержит прототип процедуры, экспортируемой из библиотеки, что указывает ключевое слово PROTO. ; Ключевое слово CDECL указывает используемое соглашение о вызовах. Далее описываются параметры, которые необходимо передать в процедуру. ; В связи со спецификой передачи параметров в программах на языке Ассемблер это описание является необязательным. ExampleProc PROTO CDECL :DWORD, :DWORD ; Файл DllTest.asm .686 .model flat, c option casemap:none include \masm32\include\windows.inc include \masm32\include\kernel32.inc include ExampleDll.inc includelib \masm32\lib\kernel32.lib includelib ExampleDll.lib .data source db 'I am a testing string',0 dest db 25 dup(0) .code program: push offset dest push offset source call ExampleProc add esp, 8 push 0 call ExitProcess end program

3.3. Динамическое подключение

Доступ к подпрограммам dll-библиотеки можно получить с помощью Win32 API функций LoadLibrary, FreeLibrary и GetProcAddress. При импорте подпрограмм данным способом, библиотека загружается только при вызове функции LoadLibrary и выгружается при вызове функции FreeLibrary. Это позволяет уменьшать требуемое количество памяти и запускать приложение, даже если какие-то библиотеки отсутствуют на компьютере.

Функция LoadLibrary ищет и загружает dll-библиотеку по переданному ей имени. Поиск осуществляется в тех же директориях, что и при статическом подключении (см. раздел 3.1). Функция возвращает идентификатор библиотеки, если библиотека была найдена, и значение 0 в противном случае.

Функция GetProcAddress осуществляет поиск нужной процедуры в dll-библиотеке. Функция получает идентификатор библиотеки и имя или номер процедуры и возвращает указатель на процедуру, если она была найдена, и 0 в противном случае.

Функция FreeLibrary освобождает dll-библиотеку. Однако библиотека может не выгружаться из памяти, если она используется другими приложениями.

При динамическом подключении dll-библиотеки компилятор не может проверить типы и количество передаваемых параметров. Поэтому программист сам должен следить за тем, чтобы процедура получила корректный набор параметров.

Динамическое подключение dll-библиотек более трудоёмко, чем статическое, т.к. нужно самостоятельно вызывать все необходимые функции и проверять возвращаемые ими значения. Кроме того, при динамическом подключении генерируется чуть более объёмный код. Но динамическое подключение является более гибким механизмом. При статическом подключении в случае отсутствия необходимой dll-библиотеки приложение просто не запустится. При динамическом подключении в случае отсутствия dll-библиотеки программист может предпринять какие-либо действия, например, попытаться загрузить другую библиотеку или позволить пользователю работать с теми функциями приложения, которые определены не в отсутствующей библиотеке.

3.3.1. Динамическое подключение dll-библиотеки в программе на языке С++

Для использования функций динамического подключения dll-библиотек и соответствующих типов нужно включить заголовочный файл windows.h.

// Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.2.2 #include <cstdio> #include <windows.h> typedef void (*LibraryFunction)(char *, char *); // Объявляем тип для указателя на библиотечную функцию void main() { char str[256], res[256]; HINSTANCE hLib; // Объявляем идентификатор библиотеки LibraryFunction f; // Объявляем указатель на библиотечную функцию hLib = LoadLibrary(TEXT("ExampleDll.dll")); // Загружаем библиотеку if (hLib == NULL) // Проверяем результат загрузки библиотеки { printf("Unable to load the library 'ExampleDll.dll'!\n"); return; } // Получаем указатель на функцию ExampleFunction и преобразуем его к нужному типу f = (LibraryFunction)GetProcAddress(hLib, "ExampleFunction"); if (!f) // Проверяем полученный указатель printf("Unable to find the function 'ExampleFunction'!\n\n"); else { printf("Input a string\n"); gets(str); f(str, res); printf("'%s'\n\n", res); } FreeLibrary(hLib); // Освобождаем библиотеку }

3.3.2. Динамическое подключение dll-библиотеки в программе на языке Паскаль

Функции для динамического подключения dll-библиотек определены в модуле Windows.

// Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.3.2 program LibraryTest2; {$APPTYPE CONSOLE} {$I-} uses SysUtils, Windows; const NArrayMax = 100; type IntArray = array [1..NArrayMax] of integer; TProcGet = procedure (var x: IntArray; var n: integer; var f: TextFile); stdcall; TProcPut = procedure (const x: IntArray; n: integer; name: string; var f: TextFile); stdcall; var a: IntArray; n: integer; f: TextFile; handle: integer; ProcGet: TProcGet; ProcPut: TProcPut; begin { Загружаем dll-библиотеку } handle := LoadLibrary('InputOutput.dll'); { Проверяем результат загрузки библиотеки } if handle = 0 then begin writeln('It is not possible to load the library ''InputOutput.dll'''); readln; exit; end; if ParamCount < 2 then begin writeln('There are no enough parameters'); readln; exit; end; AssignFile(f, ParamStr(1)); Reset(f); if IOResult <> 0 then begin writeln('It is not possible to open file ''', ParamStr(1), ''' for reading'); readln; { Освобождаем библиотеку } FreeLibrary(handle); exit; end; { Загружаем адрес требуемой процедуры, handle – идентификатор, полученный при загрузке библиотеки } @ProcGet := GetProcAddress(handle, 'GetIntArray'); { Проверяем результат загрузки адреса процедуры } if @ProcGet = nil then begin writeln('It is not possible to get the procedure ''GetIntArray'' from the library ''InputOutput.dll'''); readln; { Освобождаем библиотеку } FreeLibrary(handle); exit; end; ProcGet(a, n, f); CloseFile(f); AssignFile(f, ParamStr(2)); Rewrite(f); if IOResult <> 0 then begin writeln('It is not possible to open file ''', ParamStr(2), ''' for writing'); writeln('Output is made to the screen. Press ENTER'); readln; AssignFile(f, ''); Rewrite(f); end; { Загружаем адрес другой процедуры } @ProcPut := GetProcAddress(handle, 'Put'); { Проверяем результат загрузки адреса процедуры } if @ProcGet = nil then begin writeln('It is not possible to get the procedure ''Put'' from the library ''InputOutput.dll'''); readln; { Освобождаем библиотеку } FreeLibrary(handle); exit; end; ProcPut(a, n, 'A', f); CloseFile(f); { Освобождаем библиотеку } FreeLibrary(handle); readln; end.

3.3.3. Динамическое подключение dll-библиотеки в программе на языке Ассемблер

Для динамического подключения используются те же функции с теми же параметрами. Вызов функций осуществляется с учётом специфики языка Ассемблер. Для вызова функций Win32 API необходимо включить файл kernel32.inc и подключить библиотеку импорта kernel32.lib.

; Использование dll-библиотеки. Пример библиотеки см. в разделе 2.4.2 .686 .model flat, c option casemap:none include \masm32\include\kernel32.inc includelib \masm32\lib\kernel32.lib .data source db 'I am a testing string',0 dest db 25 dup(0) .data? hLib dd ? fAddr dd ? .const libName db 'ExampleDll.dll',0 fName db 'ExampleProc',0 lnf db 'Library ''ExampleDll.dll'' not found',13,10 fnf db 'Function ''ExampleProc'' not found',13,10 .code program: ; Получаем идентификатор вывода push -11 call GetStdHandle mov hStdOut, eax ; Получаем идентификатор библиотеки push offset libName call LoadLibrary ; Проверяем полученный идентификатор test eax, eax jz L0 mov hLib, eax ; Получаем указатель на функцию push offset fName push hLib call GetProcAddress ; Проверяем полученный указатель test eax, eax jz L1 ; Вызываем функцию push offset dest push offset source mov fAddr, eax call [fAddr] add esp, 8 ; Освобождаем библиотеку push hLib call FreeLibrary push 0 call ExitProcess L0: push 0 push 0 push 36d push offset lnf push hStdOut call WriteConsoleA ; Задержка push 1000h call Sleep push 0 call ExitProcess L1: push 0 push 0 push 34d push offset fnf push hStdOut call WriteConsoleA ; Задержка push 1000h call Sleep ; Освобождаем библиотеку push hLib call FreeLibrary push 0 call ExitProcess end program

4. Использование dll-библиотеки, реализованной на другом языке программирования

До сих пор мы рассматривали случаи, когда dll-библиотека и вызывающая программа написаны на одном и том же языке программирования. Но иногда возникает необходимость подключить в программу библиотеку, реализованную на другом языке программирования. Никаких принципиальных сложностей тут нет. Надо только следить, чтобы при реализации и вызове процедур использовались одинаковые соглашения о вызовах, а также за соответствием формальных и фактических параметров. Однако в этом случае соответствие параметров будет не формальным. Программист должен понимать, какие типы одного языка соответствуют тем или иным типам другого языка. С простыми типам, например, целыми и вещественными, проблем возникать не должно. А вот сложные, высокоуровневые типы не всегда будут соответствовать друг другу. Например, строки в языках С++ и Паскаль реализуются по-разному.

4.1. Использование dll-библиотеки, реализованной на языке Ассемблер, в программе на языке С++

Язык Ассемблер оперирует низкоуровневыми объектами, поэтому никаких несоответствий в типах параметров возникать не должно. Единственное формальное требование, которое можно предъявить в этом случае, – соответствие размеров передаваемых данных. Если процедура, написанная на языке Ассемблер, ожидает 4 байта, то можно передать и целое число, и указатель, и даже вещественное число типа float. Так что импортируемую функцию в программе на языке С++ можно, в принципе, определить разными способами, причём большинство из них окажется работоспособными. Например, если функция ожидает указатель, можно объявить параметр с типом int. Если после этого передать в функцию указатель, преобразованный к типу int, программа будет работать без ошибок.

Однако нужно понимать, что каждый передаваемый в процедуру параметр используется определённым образом. И если в процедуру, ожидающую указатель, передать значение, не являющееся адресом реального объекта программы, это приведёт к возникновению ошибок и некорректной работе программы. Таким образом, несмотря на отсутствие формальных требований к типам параметров, смысловое соответствие типов должно сохраняться.

Поскольку библиотеку планируется использовать в программе на языке С++, будем считать, что параметры передаются в обратном порядке, и что вызывающая программа сама освободит стек (т.е. используем команду языка ассемблера RET без параметров).

; Файл AsmDll.asm. Кроме этого файла необходимо также создать файл .def и скомпилировать библиотеку, как указано в разделе 2.4.1. .686 .model flat, c option casemap:none .code DllMain proc, hInstDLL:DWORD, reason:DWORD, reserved1:DWORD mov eax, -1 ret DllMain endp ;----------------------------------------------------------------------------------------------------- ; Процедура, считающая в одномерном целочисленном массиве сумму элементов, кратных заданному числу. ; Процедура получает указатель на начало массива, количество элементов массива и число. ; Результат возвращается через регистр EAX. ;----------------------------------------------------------------------------------------------------- SumOfMultiples proc push ebp mov ebp, esp mov ecx, [ebp + 12] cmp ecx, 0 jle E1 push esi push edi mov esi, [ebp + 8] mov ebx, [ebp + 16] xor edi, edi L0: mov eax, [esi] cdq idiv ebx test edx, edx jnz M1 mov eax, [esi] add edi, eax M1: add esi, 4 dec ecx ja L0 mov eax, edi pop edi pop esi mov esp, ebp pop ebp ret E1: xor eax, eax mov esp, ebp pop ebp ret SumOfMultiples endp ;--------------------------------------------------------------------------------------------- ; Процедура копирования строки. Процедура получает адрес исходной строки и адрес результата. ;--------------------------------------------------------------------------------------------- StrCpy proc push ebp mov ebp, esp push esi push edi mov esi, [ebp + 8] mov edi, [ebp + 12] xor eax, eax L1: mov al, [esi] mov [edi], al inc esi inc edi test eax, eax jnz L1 pop edi pop esi mov esp, ebp pop ebp ret StrCpy endp End DllMain // Файл DllTest.cpp. В настройки проекта добавляется файл AsmDll.lib, как указано в разделе 3.2.1 // Объявляем прототипы импортируемых функций в соответствии с назначением передаваемых параметров // Функции нужно объявить с директивой extern "С", т.к. ассемблер генерирует имена в стиле языка С extern "C" __declspec(dllimport) int SumOfMultiples(int x[], int n, int y); extern "C" __declspec(dllimport) void StrCpy(const char *source, char *dest); #include <cstdio> void main() { int a[10] = {1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, -6, 8, -21}; char str[100]; printf("%% 2 ( 14) - %3d\n", SumOfMultiples(a, 10, 2)); printf("%% 3 ( -9) - %3d\n", SumOfMultiples(a, 10, 3)); printf("%% 5 ( 30) - %3d\n", SumOfMultiples(a, 10, 5)); StrCpy("Скопируй меня!", str); printf("%s\n", str); }

4.2. Использование dll-библиотеки, реализованной на языке Паскаль, в программе на языке С++

Базовые типы языков С++ и Паскаль после компиляции (в машинных кодах) реализуются одинаково. Что касается массивов, то массивы языка С++ совместимы со статическими и динамическими массивами языка Паскаль, но не с открытыми массивами.

Соглашение о вызовах, используемое в языке Паскаль по умолчанию, отличается от соглашений о вызовах языка С++. Поэтому для импортируемых процедур надо явно указать соглашение о вызовах cdecl или stdcall.

Кроме того, компиляторы языка Паскаль не генерируют файл .lib, поэтому статическое подключение dll-библиотеки не возможно.

// Файл DllForC.pas. Используем соглашение о вызовах stdcall library DllForC; type IntArray = array of integer; RealArray = array of real; // Функция, считающая в вещественном массиве сумму элементов, больших заданного числа function Sum(x: RealArray; n: integer; y: real): real; stdcall; var i: integer; begin result := 0; for i := 0 to n - 1 do if x[i] > y then result := result + x[i]; end; // Функция, считающая в целочисленном массиве количество элементов, кратных заданному числу function Count(x: IntArray; n: integer; y: integer): integer; stdcall; var i: integer; begin result := 0; for i := 0 to n - 1 do if x[i] mod y = 0 then result := result + 1; end; // Функция, проверяющая, есть ли в целочисленном массиве элементы, равные заданному числу function Check(x: IntArray; n: integer; y: integer): boolean; stdcall; var i: integer; begin Check := false; for i := 0 to n - 1 do if x[i] = y then begin Check := true; break; end; end; exports Sum, Count, Check; begin end. // Файл DllTest.cpp #include <fstream> #include <iostream> #include <locale.h> #include <windows.h> using namespace std; const int nmax = 100; // Типы указателей для функций dll-библиотеки typedef double (_stdcall *F1)(double *, int, double); typedef int (_stdcall *F2)(int *, int, int); typedef bool (_stdcall *F3)(int *, int, int); // Шаблон функции для ввода массивов разного типа template <typename T> int ArrayInput(T x[], int *n, T *y, char *fname); void main(int argc, char *argv[]) { double a[nmax]; double ya; int b[nmax], c[nmax]; int na, nb, nc; int yb, yc; HINSTANCE hLib; F1 f1; F2 f2; F3 f3; setlocale(LC_ALL, "rus"); if (argc < 4) { printf("Недостаточно параметров!\n"); return; } if (!ArrayInput(a, &na, &ya, argv[1])) return; if (!ArrayInput(b, &nb, &yb, argv[2])) return; if (!ArrayInput(c, &nc, &yc, argv[3])) return; hLib = LoadLibrary(TEXT("DllForC.dll")); if (hLib == NULL) { printf("Unable to load the library 'DllForC.dll'!\n"); return; } f1 = (F1)GetProcAddress(hLib, "Sum"); if (!f1) printf("Unable to find the function 'Sum'!\n\n"); else printf("Сумма элементов, больших %8.3lf = %8.3lf\n", ya, f1(a, na, ya)); f2 = (F2)GetProcAddress(hLib, "Count"); if (!f2) printf("Unable to find the function 'Count'!\n\n"); else printf("Количество элементов, кратных %3d = %3d\n", yb, f2(b, nb, yb)); f3 = (F3)GetProcAddress(hLib, "Check"); if (!f3) printf("Unable to find the function 'Check'!\n\n"); else if (f3(c, nc, yc)) printf("Есть элементы, равные %3d\n", yc); else printf("Нет элементов, равных %3d\n", yc); FreeLibrary(hLib); } template <typename T> int ArrayInput(T x[], int *n, T *y, char *fname) { ifstream f(fname); if (!f.is_open()) { cout << "Невозможно открыть файл '" << fname << "'\n"; return 0; } f >> *n; if (f.fail()) { cout << "Ошибка чтения из файла '" << fname << "'\n"; f.close(); return 0; } for (int i = 0; i < *n; i++) { f >> x[i]; if (f.fail()) { cout << "Ошибка чтения из файла '" << fname << "'\n"; f.close(); return 0; } } f >> *y; if (f.fail()) { cout << "Ошибка чтения из файла '" << fname << "'\n"; f.close(); return 0; } f.close(); return 1; }

4.3. Использование dll-библиотеки, реализованной на языке С++, в программе на языке Паскаль

При использовании в программе на языке Паскаль dll-библиотеки, реализованной на языке С++, также необходимо следить за фактическим соответствием типов и размеров параметров и за используемым соглашением о вызовах. Кроме того, функции dll-библиотеки нужно объявлять с директивой extern "C", т.к. язык С++ использует сложный алгоритм модификации имён, не совместимый с языком Паскаль.

// dllmain.cpp: Defines the entry point for the DLL application. #include <windows.h> #include <cstdio> BOOL APIENTRY DllMain(HMODULE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved) { switch (ul_reason_for_call) { case DLL_PROCESS_ATTACH: printf("Hello, I am a C library!\n"); break; case DLL_PROCESS_DETACH: printf("Goodbye. C library\n"); break; case DLL_THREAD_ATTACH: case DLL_THREAD_DETACH: break; } return TRUE; } // DllForPascal.cpp: Defines the exported functions for the DLL application. // Функция, считающая в вещественном массиве сумму элементов, больших заданного числа extern "C" __declspec(dllexport) double Sum(double x[], int n, double y) { double s = 0; for (int i = 0; i < n; i++) if (x[i] > y) s += x[i]; return s; } // Функция, считающая в целочисленном массиве количество элементов, кратных заданному числу extern "C" __declspec(dllexport) int Count(int x[], int n, int y) { int k = 0; for (int i = 0; i < n; i++) if (x[i] % y == 0) k++; return k; } // Функция, проверяющая, есть ли в целочисленном массиве элементы, равные заданному числу extern "C" __declspec(dllexport) bool Check(int x[], int n, int y) { for (int i = 0; i < n; i++) if (x[i] == y) return true; return false; } program DllTest; {$APPTYPE CONSOLE} uses SysUtils; function Sum(x: RealArray; n: integer; y: real): real; cdecl; external 'DllForPascal.dll'; function Count(x: IntArray; n: integer; y: integer): integer; cdecl; external 'DllForPascal.dll'; function Check(x: IntArray; n: integer; y: integer): boolean; cdecl; external 'DllForPascal.dll'; var a: RealArray; b, c: IntArray; na, nb, nc: integer; ya: real; yb, yc: integer; f: TextFile; begin // Ввод массивов ... writeln('Sum of elements > ', ya:6:2, ' = ', Sum(a, na, ya):6:2); writeln('Count of elements multiple of ', yb, ' = ', Count(b, nb, yb)); if Check(c, nc, yc) then writeln('There are elements = ', yc) else writeln('There is no element = ', yc); end.