Библиотеки динамической линковки DLL

Библиотеки динамической линковки DLL, структура и использование

DLL (англ. Dynamic-link library — динамически подключаемая библиотека) — понятие операционных систем Microsoft Windows и IBM OS/2; динамическая библиотека, позволяющая многократное применение различными программными приложениями. K DLL относятся также элементы управления ActiveX и драйверы. В мире UNIX аналогичные функции выполняют т. н. shared objects («разделяемые объекты»).

Понятие DLL

Чем же отличаются Dynamic Link Library (DLL) от обычных приложений? Для понимания этого требуется уточнить понятия задачи (task), экземпляра (копии) приложения (instance) и модуля (module).

При запуске нескольких экземпляров одного приложения, Windows загружает в оперативную память только одну копию кода и ресурсов - модуль приложения, создавая несколько отдельных сегментов данных, стека и очереди сообщений (см. рис. 3), каждый набор которых представляет из себя задачу, в понимании Windows. Копия приложения представляет из себя контекст, в котором выполняется модуль приложения.

Задача 1 Задача 2

Копия 1 приложения Копия 2 приложения

Данные Данные

Стек Стек

Рекомендуемые материалы

Очередь сообщений Очередь сообщений

Модуль приложения

Код

Ресурсы

Рис.3 : Копии приложения и модуль приложения

DLL - библиотека также является модулем. Она находится в памяти в единственном экземпляре и содержит сегмент кода и ресурсы, а также сегмент данных (см. рис. 4).

DLL-библиотека

Код

Ресурсы

Данные

Рис.4 : Структура DLL в памяти

DLL - библиотека, в отличие от приложения не имеет ни стека, ни очереди сообщений. Функции, помещенные в DLL, выполняются в контексте вызвавшего приложения, пользуясь его стеком. Но эти же функции используют сегмент данных, принадлежащий библиотеке, а не копии приложения.

В силу такой организации DLL, экономия памяти достигается за счет того, что все запущенные приложения используют один модуль DLL, не включая те или иные стандартные функции в состав своих модулей.

Часто, в виде DLL создаются отдельные наборы функций, объединенные по тем или иным логическим признакам, аналогично тому, как концептуально происходит планирование модулей ( в смысле unit ) в Pascal. Отличие заключается в том, что функции из модулей Pascal компонуются статически - на этапе линковки, а функции из DLL компонуются динамически, то есть в run-time.

3.3. Структура DLL-библиотеки

DLL-библиотека состоит из нескольких специфических функций и произвольного набора функций, выполняющих ту работу, для которой разрабатывалась данная библиотека. Как мы уже говорили, DLL-библиотека может иметь (а может и не иметь) сегмент данных и ресурсы.

В заголовке загрузочного модуля DLL-библиотеки описаны экспортируемые точки входа, соответствующие всем или некоторым определенным в ней функциям. Приложения могут вызывать только те функции DLL-библиотеки, которые экспортируются ей.

Функция LibEntry

До тех пор, пока ни одно из приложений не затребовало функцию из DLL-библиотеки, сама библиотека находится в файле на диске. В оперативной памяти ее нет. Однако как только приложение затребует функцию из DLL-библиотеки или загрузит библиотеку в память явным образом, начнется процесс инициализации библиотеки. Этот процесс выполняется только один раз, так как в памяти может находиться только одна копия DLL-библиотеки.

В процессе инициализации после загрузки библиотеки в память Windows вызывает функцию LibEntry , которая должна быть определена в каждой DLL-библиотеке. Можно считать, что функция LibEntry является точкой входа библиотеки, получающей управление при загрузке библиотеки в память.

Задачей функции LibEntry является инициализация локальной области памяти, если она определена для DLL-библиотеки.

Функция LibEntry должна быть дальней функцией, составленной на языке ассемблера, так как она получает параметры через регистры процессора. Перечислим и опишем параметры, передаваемые функции LibEntry при загрузке DLL-библиотеки в память.

Вам не надо определять функцию LibEntry самостоятельно, так как при создании файла DLL-библиотеки редактор связей, входящий в систему разработки, включит уже имеющийся в стандартной библиотеке модуль. Этот стандартный модуль выполняет всю необходимую работу по инициализации локальной области памяти DLL-библиотеки (с помощью функции LocalInit) и затем вызывает функцию LibMain, которая будет описана в следующем разделе.

Иногда для DLL-библиотеки может потребоваться нестандартная инициализация. Только в этом случае вам придется разработать функцию LibEntry самостоятельно. За основу вы можете взять файл libentry.asm из SDK, который содержит исходный текст упомянутой выше функции.

Функция LibMain

Функция LibMain должна присутствовать в каждой стандартной DLL-библиотеке. Эту функцию вам надо определить самостоятельно, причем вы можете воспользоваться языком программирования С.

По своему назначению функция LibMain напоминает функцию WinMain обычного приложения Windows. Функция WinMain получает управление при запуске приложения, а функция LibMain - при загрузке DLL-библиотеки в память. Так же как и функция WinMain, функция LibMain имеет параметры, которые можно использовать для инициализации библиотеки.

Если инициализация DLL-библиотеки выполнена успешно, функция LibMain должна возвратить ненулевое значение. Если в процессе инициализации произошла ошибка, следует возвратить нуль. В этом случае функция LibEntry также возвратит нуль. Это приведет к тому, что Windows выгрузит библиотеку из памяти.

Разрабатывая процедуру инициализации DLL-библиотеки, учтите, что функция LibMain вызывается только один раз, во время загрузки библиотеки в память. Не следует думать, что для каждого приложения, использующего одну и ту же DLL-библиотеку, будет вызвана функция LibMain. При попытке повторной загрузки уже загруженной ранее DLL-библиотеки будет увеличено содержимое счетчика использования библиотеки, но и только.

Если для каждого приложения в локальной области данных DLL-библиотеки необходимо выделять отдельные структуры данных, вам придется разработать собственную процедуру регистрации приложения.

Например, можно создать специальную функцию регистрации LibRegister, которая возвращает приложению указатель на выделенную для него в локальной области структуру данных. Вызывая функции из DLL-библиотеки, приложение передает им в качестве, например, первого параметра, этот указатель.

Перед завершением работы приложение должно вызвать созданную вами функцию, освобождающую выделенную структуру данных. Она может называться, например, LibUnregister.

Если функция LibMain заказывает блоки памяти из глобальной области данных, следует использовать флаг GMEM_SHARE. Такие блоки памяти будут принадлежать создавшей их DLL-библиотеке. Освобождение заказанных глобальных блоков памяти можно выполнить в функции WEP, получающей управление при выгрузке DLL-библиотеки из памяти.

В лекции "Защита от ошибок в сетях" также много полезной информации.

Функция WEP

DLL-библиотека в любой момент времени может быть выгружена из памяти. В этом случае Windows перед выгрузкой вызывает функцию WEP . Эта функция, как и функция LibMain, вызывается только один раз. Она может быть использована для уничтожения структур данных и освобождения блоков памяти, заказанных при инициализации DLL-библиотеки.

Приведем прототип функции WEP (при использовании системы разработки Borland Turbo C++ for Windows):

int FAR PASCAL WEP(int bSystemExit);

Параметр bSystemExit может принимать значения WEP_FREE_DLL и WEP_SYSTEM_EXIT . Этот параметр указывает причину выгрузки DLL-библиотеки из памяти. В первом случае выгрузка выполняется потому, что либо функциями библиотеки не пользуется ни одно приложение, либо одно из приложений выдало запрос на выгрузку. Если же параметр имеет значение WEP_SYSTEM_EXIT, выгрузка библиотеки происходит из-за завершения работы операционной системы Windows.

Функция WEP должна всегда возвращать значение 1.