Delphi下的DLL编程.docx
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Delphi下的DLL编程.docx
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Delphi下的DLL编程
深入Delphi下的DLL编程
作者:
岑心
引言
相信有些计算机知识的朋友都应该听说过“DLL”。
尤其是那些使用过windows操作系统的人,都应该有过多次重装系统的“悲惨”经历——无论再怎样小心,没有驱动损坏,没有病毒侵扰,仍然在使用(安装)了一段时间软件后,发现windows系统越来越庞大,操作越来越慢,还不时的出现曾经能使用的软件无法使用的情况,导致最终不得不重装系统。
这种情况常常是由于dll文件的大量安装和冲突造成的。
这一方面说明DLL的不足,另一方面也说明DLL的重要地位,以至我们无法杜绝它的使用。
DLL(动态链接库,DynamicLinkLibrary)简单来说是一种可通过调用执行的已编译的代码模块。
DLL是windows系统的早期产物。
当时的主要目的是为了减少应用程序对内存的使用。
只有当某个函数或过程需要被使用时,才从硬盘调用它进入内存,一旦没有程序再调用该DLL了,才将其从内存中清除。
光说整个windows系统,就包括了成百上千个dll文件,有些dll文件的功能是比较专业(比如网络、数据库驱动)甚至可以不安装的。
假如这些功能全部要包括在一个应用程序(Applicationprogram)里,windows将是一个数百M大小的exe文件。
这个简单的例子很容易解释DLL的作用,而调用DLL带来的性能损失则变得可被忽略不计。
多个应用程序调用同一个DLL,在内存里只有一个代码副本。
而不会象静态编译的程序那样每一个都必须全部的被装入。
装载DLL时,它将被映射到进程的地址空间,同时使用DLL的动态链接并非将库代码拷贝,而仅仅记录函数的入口点和接口。
同时DLL还能带来的共享的好处。
一家公司开发的不同软件可能需要一些公用的函数/过程,这些函数/过程可能是直接的使用一些内部开发的DLL;一些常用的功能则可以直接使用windows的标准DLL,我们常说的windowsAPI就是包含在windows几个公用DLL文件里的函数/过程;理论上(如果不牵涉作者的版权),知道一个DLL的声明及作用(函数定义的输入参数及返回值),我们完全可以在不清楚其实现(算法或编译方式)的情况下直接使用它。
假如一个DLL中函数/过程的算法得到了更新,BUG得到了修正,整个dll文件会得到升级。
一般来说为了保证向下兼容,调用声明与返回结果应该保持不变。
但实际上,即使是同一家开发的DLL,随着功能的改善,也很难保证某个调用执行完全不变。
在使用其他人开发的DLL时这种糟糕情况更加的严重。
比如我在一个绘图程序里使用了某著名图形软件商旧版本的DLL包,我所有的调用都是根据他发布的旧版的声明来执行的。
假设用户安装了该软件商的一个新软件,导致其中部分DLL被更新升级,假如这些DLL已经有过改动,直接后果将是我的软件不再稳定甚至无法运行!
不要轻视这种情况,事实上它是很普遍的,比如windows在修正BUG和升级过程中,就不断改动它包含的那些DLL。
往往新版DLL不是简单的增加新的函数/过程,而是更换甚至取消了原有的声明,这时候我们再也无法保证所有程序都运行正常。
DLL除了上面提到的改善计算机资源利用率、增加开发效率、隐藏实现细节外,还可以包含数据和各种资源。
比如开发一个软件的多国语言版,就可以使用DLL将依赖于语言的函数和资源分离出来,然后让各地的用户安装不同对应的DLL,以获取本地字符集的支持。
再比如一个软件必须的图形、图标等资源,也可以直接放在dll文件中统一安装管理。
创建一个DLL
在进行后面的讲解之前,我想大家应该先清楚一个概念:
例程声明的是一个指针变量,调用函数/过程,其实是通过指针转入该函数/过程的执行代码。
我们先尝试用Delphi来建立一个自己的DLL文件。
这个DLL包含一个标准的目录删除(包含子目录及文件)函数。
建立DLL
通过Delphi建立一个DLL是很容易的。
New一个新Project,选择DLLWizard,然后会生成一个非常简单的单元。
该单元不象一般的工程文件以program开始,而是以library开始的。
该工程单元缺省引用了SysUtils、Classes两个单元。
可以直接在该单元的uses之后,begin…end部分之前添加函数/过程代码,也可以在工程中添加包含代码的单元,然后该单元将会被自动uses。
接下来是编写DLL例程的代码。
如果是引用单元里的例程,需要通过声明时添加export后缀引出。
假如是直接写在library单元中的,则不必再写export了。
最后一步是在library单元的begin语句之上,uses部分及函数定义之下添加exports部分,并列举需要引出的例程名称。
注意仅仅是名称,不包含procedure或function关键字,也不需要参数、返回值和后缀。
exports语句后的语法有三种形式(例程指具体的函数/过程):
exports例程名;
exports例程名 index 索引值;
exports例程名 name新名称;
索引值和新名称便于其他程序确定函数地址;也可以不指定,如果没有使用Index关键字,Delphi将按照exports后的顺序从1开始自动分配索引号。
Exports后可跟多个例程,之间以逗号分隔。
编译,build最终的dll文件。
需注意的格式
为了保证生成的DLL能正确与C++等语言兼容,需要注意以下几点:
尽量使用简单类型或指针作为参数及返回值的类型。
这里的简单类型是指C++的简单类型,所以string字符串类型最好转换成Pchar字符指针。
直接使用string的DLL例程在Delphi开发的程序中调用是没有问题的(有资料指出需加入ShareMem做为第一单元以确保正确),但如果使用C++或其他语言开发的程序调用,则不能保证参数传递正确;
虽然过程是允许的,但是最好习惯全部写成函数。
过程则返回执行正确与否的true/false;
对于参数的指示字比如const(只读)、out(只写)等等,为保证调用的兼容性,最好使用缺省方式(缺省var,即可读写的地址);
使用stdcall声明后缀,以保证正确的异常处理。
16位DLL无法通过这种方式处理异常,所以还得在例程最外层用Try…Except将异常处理掉;
一般不使用far后缀,除非为了保持与16位兼容。
范例代码
DLL工程单元:
libraryFileOperate;
uses
SysUtils,
Classes,
uDirectoryin‘uDirectory.pas’;
{$R*.res}
exports
DeleteDir;
begin
end.
函数功能实现单元:
unituDirectory;
interface
uses
Classes,SysUtils;
functionDeleteDir(DirName:
Pchar):
boolean;export;stdcall;
implementation
functionDeleteDir(DirName:
Pchar):
boolean;
var
FindFile:
TSearchRec;
s:
string;
begin
s:
=DirName;
ifcopy(s,length(s),1)<>‘\’thens:
=s+‘\’;
ifDirectoryExists(s)thenbegin
ifFindFirst(s+‘*.*’,faAnyFile,FindFile)=0thenbegin
repeat
ifFindFile.Attr<>faDirectorythenbegin
//文件则删除
DeleteFile(s+FindFile.Name);
end
elsebegin
//目录则嵌套自身
if(FindFile.Name<>‘.’)and(FindFile.Name<>‘..’)then
DeleteDir(Pchar(s+FindFile.Name));
end;
untilFindNext(FindFile)<>0;
FindCLose(FindFile);
end;
end;
Result:
=RemoveDir(s);
end;
end.
初始化及释放资源
Delphi中初始化有几种方法。
一种是利用Unit的Initalization与Finalization这两个小节(不知道“单元小节”?
你该先去恶补Delphi语法了)进行该单元中变量的初始化工作。
注意,DLL虽然在内存中只有一个副本,但是例程隶属于调用者的不同进程空间。
如果想初始化公共变量来达到多进程共享是不可行的,同时也要注意公共变量带来的冲突问题。
二是在library单元的begin…end部分进行DLL的初始化。
假如想在DLL结束时有对应代码,则可以利用DLL自动创建的一个ExitProc过程变量,这是一个退出过程的指针。
建立一个自己的过程,并将该过程的地址赋与ExitProc。
因为ExitProc是DLL创建时就存在的,所以在begin…end部分就应该进行此步操作。
同时建立一个临时指针变量保存最初的ExitProc值,在自己的退出过程中将ExitProc值赋回来。
这样做是为了进行自己的退出操作后,能完成缺省的DLL退出操作(与在重载的Destory方法中inherated的意义是一样的,完成了自己的destory,还需要进行缺省的父类destory才完整)。
示例如下:
library MyDLL;
var
OldExitProc:
pointer; //公共变量,为的保存最初的ExitProc指针以便赋回
procedure MyExitProc;
begin
//对应初始化的结束代码
ExitProc :
= OldExitProc;//自己的退出过程中要记住将ExitProc赋回
end;
begin
//初始化代码
OldExitProc :
= ExitProc;
ExitProc :
= @MyExitProc;
end.
第三种方法和ExitProc类似,在System单元中预定义了一个指针变量DllProc(该方法需要引用Windows单元)。
在使用DLLProc时, 必须先写好一个具有以下原型的程序:
procedure DLLHandler(dwReason:
DWORD);stdcall;
并在library的begin..end.之间, 将这个DLLHandler程序的执行地址赋给DLLProc中, 这时就可以根据参数Reason的值分别作出相应的处理。
示例如下:
library MyDLL;
…
procedure MyDLLHandler(dwReason:
DWORD);
begin
case dwReasonof
DLL_Process_Attach:
//进程进入时
DLL_Process_Detach:
//进程退出时
DLL_Thread_Attach:
//线程进入时
DLL_Thread_Detach:
//线程退出时
end;
end;
…
begin
… //初始化代码
DLLProc :
= @MyDLLHandler;
MyDLLHandle(DLL_Process_Attach);
end.
可见,通过DLLProc 在处理多进程时比ExitProc更加强大和灵活。
静态(隐式)调用DLL
DLL已经有了,接下来我们看如何调用并调试它。
普通的DLL是不需要注册的,但是要包含在windows搜索路径中才能被找到。
搜索路径的顺序是:
当前目录;Path路径;windows目录;widows系统目录(system、system32)。
引入DLL例程的声明方法
在需要使用外部例程(DLL函数/过程)的代码之前预定义该函数/过程。
即按DLL中的定义原样声明,且仅需要声明。
同时加上external后缀引入,与export引出相对应。
根据exports的三种索引语法,也有三种确定例程的方式(以函数声明为例):
function函数名(参数表):
返回值;external’DLL文件名’;
function函数名(参数表):
返回值;external’DLL文件名’index索引号;
function函数名(参数表):
返回值;external’DLL文件名’name新名称;
如果不确定例程名称,可以用索引方式引入。
如果按原名引入会发生冲突,则可以用“新名称”引入。
进行声明后DLL函数的使用就和一般函数相同了。
静态调用方式简单,但在启动调用程序时即调入DLL作为备用过程。
如果此DLL文件不存在,那么启动时即会提示错误并立刻终止程序,不管定义是否使用。
快速查看DLL例程定义可以使用Borland附带的工具tdump.exe(在Delphi或BCB的bin目录下),示例如下:
Tdumpc:
\windows\system\user32.dll>user32.txt
然后打开user32.txt文件,找到ExportsfromUSER32.dll行,之下的部分就是DLL例程定义了,比如:
RVA Ord.HintName
——–—-—-—-
00001371 10000ActivateKeyboardLayout
00005C20 20001AdjustWindowRect
0000161B 30002AdjustWindowRectEx
Name列就是例程的名称,Ord就是该例程索引号。
注意,该工具是不能得到例程的参数表的。
如果参数错误,调用DLL例程会引起堆栈错误而导致调用程序崩溃。
调用代码
建立一个普通工程,在Main窗体上放置一个TShellTreeView控件(Samples页),再放置一个按钮,添加代码如下:
functionDeleteDir(DirName:
Pchar):
boolean;stdcall;external‘FileOperate.dll’;
procedureTForm1.Button1Click(Sender:
TObject);
begin
ifDirectoryExists(ShellTreeView.Path)then
ifApplication.MessageBox(Pchar(‘确定删除目录’+QuotedStr(ShellTreeView.Path)+’吗?
’),‘Information’,MB_YESNO)=IDYesthen
ifDeleteDir(PChar(ShellTreeView.Path))then
showmessage(‘删除成功’);
end;
该范例调用的就是前面建立的DLL。
注意,声明时要包括stdcall后缀,这样才能保证调用Delphi开发的DLL的例程中类似PChar这样的参数值传递正确。
大家有兴趣可以试验一下,不加入stdcall或者safecall后缀执行上面代码,将不能保证成功传递字符串参数给DLL函数。
调试方法
在Delphi主菜单Run项目中选择Parameters,打开“RunParameters”对话框。
在HostApplication中填入一个宿主程序(该程序调用了将要调试的DLL),还可以在Parameters中输入参数。
保存内容,然后就可以在DLL工程中设置断点、跟踪/单步执行了。
Run该DLL工程,然后将运行宿主程序。
执行会调用DLL的操作,然后就能跟踪进入该DLL的代码,接下来的调试操作和普通程序是一样的。
因为操作系统或其他软件影响的原因,可能会出现进行了上述步骤仍然无法正常跟踪/中断DLL代码的情况。
这时可以试试在菜单Project |Options 对话框的 Linker 页面里将 EXE andDLLOptions 中的Include TD32 debug info及include remote debug symbols两个选项选中。
假如还是不能中断-_____-|||那只好另外建立一个引用执行代码单元的应用程序,写代码调用例程调试完成后再编译DLL了(其实该方法有时候蛮方便的,但有时候亦非常麻烦)。
引入文件
DLL比较复杂时,可以为它的声明专门创建一个引入单元,这会使该DLL变得更加容易维护和查看。
引入单元的格式如下:
unit MyDllImport; {Import unit for MyDll.dll}
interface
procedure MyDllProc;
…
implementation
procedure MyDllProc;external ’MyDll’ index 1;
…
end.
这样以后想要使用MyDll中的例程时,只要简单的在程序模块中的uses子句中加上MyDllImport即可。
其实这仅仅是种方便开发的技巧,大家打开Windows等引入windowsAPI的单元,可以看到类似的做法。
动态(显式)调用DLL
前面讲述静态调用DLL时提到,DLL会在启动调用程序时即被调入。
所以这样的做法只能起到公用DLL以及减小运行文件大小的作用,而且DLL装载出错会立刻导致整个启动过程终止,哪怕该DLL在运行中只起到微不足道的作用。
使用动态调用DLL的方式,仅在调用外部例程时才将DLL装载内存(引用记数为0时自动将该DLL从内存中清除),从而节约了内存空间。
而且可以判断装载是否正确以避免调用程序崩溃的情况,最多损失该例程功能而已。
动态调用虽然有上述优点,但是对于频繁使用的例程,因DLL的调入和释放会有额外的性能损耗,所以这样的例程则适合使用静态引入。
调用范例
DLL动态调用的原理是首先声明一个函数/过程类型并创建一个指针变量。
为了保证该指针与外部例程指针一致以确保赋值正确,函数/过程的声明必须和外部例程的原始声明兼容(兼容的意思是1、参数名称可以不一样;2、参数/返回值类型至少保持可以相互赋值,比如原始类型声明为Word,新的声明可以为Integer,假如传递的实参总是在Word的范围内,就不会出错)。
接下来通过windowsAPI函数LoadLibrary引入指定的库文件,LoadLibrary的参数是DLL文件名,返回一个THandle。
如果该步骤成功,再通过另一个API函数GetProcAddress获得例程的入口地址,参数分别为LoadLibrary的指针和例程名,最终返回例程的入口指针。
将该指针赋值给我们预先定义好的函数/过程指针,然后就可以使用这个函数/过程了。
记住最后还要使用API函数FreeLibrary来减少DLL引用记数,以保证DLL使用结束后可以清除出内存。
这三个API函数的Delphi声明如下:
FunctionLoadLibrary(LibFileName:
PChar):
THandle;
FunctionGetProcAddress(Module:
THandle;ProcName:
PChar):
TfarProc;
ProcedureFreeLibrary(LibModule:
THandle);
将前面静态调用DLL例程的代码更改为动态调用,如下所示:
type
TDllProc=function(PathName:
Pchar):
boolean;stdcall;
var
LibHandle:
THandle;
DelPath :
TDllProc;
begin
LibHandle:
=LoadLibrary(PChar(‘FileOperate.dll’));
ifLibHandle>=32thenbegin
try
DelPath:
=GetProcAddress(LibHandle,PChar(‘DeleteDir’));
ifDirectoryExists(ShellTreeView.Path)then
ifApplication.MessageBox(Pchar(‘确定删除目录’+QuotedStr(ShellTreeView.Path)+’吗?
’),‘Information’,MB_YESNO)=IDYesthen
ifDelPath(PChar(ShellTreeView.Path))then
showmessage(‘删除成功’);
finally
FreeLibrary(LibHandle);
end;
end;
end;
16位DLL的动态调入
下面将演示一个16位DLL例程调用的例子,该例程是windows9x中的一个隐藏API函数。
代码混合了静态、动态调用两种方式,除了进一步熟悉外,还可以看到调用16位DLL的解决方法。
先解释一下问题所在:
我要实现的功能是获得win9x的“系统资源”。
在winNT/2000下是没有“系统资源”这个概念的,因为winNT/2000中堆栈和句柄不再象win9X那样被限制在64K大小。
为了取该值,可以使用win9x的userdll中一个隐藏的API函数GetFreeSystemResources。
该DLL例程必须动态引入。
如果静态声明的话,在win2000里执行就会立即出错。
这个兼容性不解决是不行的。
所以必须先判断系统版本,如果是win9x再动态加载。
检查操作系统版本的代码是:
var
OSversion :
_OSVERSIONINFOA;
FWinVerIs9x:
Boolean;
begin
OSversion.dwOSVersionInfoSize :
= sizeof(_OSVERSIONINFOA);
GetVersionEx(OSversion);
FWinVerIs9x :
= OSversion.dwPlatformId = VER_PLATFORM_WIN32_WINDOWS;
End;
以上直接调用API函数,已在Windows单元中被声明。
functionLoadLibrary16(LibraryName:
PChar):
THandle;stdcall;externalkernel32index35;
procedureFreeLibrary16(HInstance:
THandle);stdcall;externalkernel32index36;
functionGetProcAddress16(Hinstance:
THandle;ProcName:
PChar):
Pointer;stdcall;externalkernel32index37;
functionTWinResMonitor.GetFr
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