Что такое библиотека DLL?

В этой статье описывается, что такое библиотека динамической компоновки (DLL) и какие проблемы могут возникнуть при использовании библиотек DLL. В ней также описаны некоторые дополнительные проблемы, которые следует учитывать при разработке собственных DLL-библиотек.

Применяется к:   Windows 10 — все выпуски
Оригинальный номер базы знаний:   815065

Сводка

В этой статье поясняется, что такое DLL, описываются методы динамической компоновки, зависимости DLL, точки входа DLL, экспорт функций DLL и средства устранения неполадок DLL.

Эта статья завершается обобщенным сравнением библиотек DLL со сборками платформы Microsoft .NET Framework.

Для операционных систем Windows большая часть функциональности операционной системы обеспечивается DLL. Кроме того, при запуске программы в одной из операционных систем Windows большая часть функциональности программы может обеспечиваться библиотеками DLL. Например, некоторые программы могут содержать множество различных модулей, при этом каждый модуль программы содержится и распространяется в библиотеках DLL.

Использование DLL-библиотек способствует разбиению кода на модули, повторному использованию кода, эффективному использованию памяти и сокращению дискового пространства. Таким образом, операционная система и программы загружаются и работают быстрее, а также занимают меньше места на диске компьютера.

Когда программа использует DLL, проблема, которая называется зависимостью, может привести к тому, что программа не запустится. Когда программа использует библиотеку DLL, создается зависимость. Если другая программа перезаписывает и прерывает эту зависимость, исходная программа может не запуститься успешно.

С появлением платформы .NET Framework большинство проблем с зависимостями были устранены благодаря использованию сборок.

Дополнительная информация

DLL — это библиотека, содержащая код и данные, которые могут использоваться несколькими программами одновременно. Например, в операционных системах Windows DLL-библиотека Comdlg32 выполняет общие функции, связанные с диалоговыми окнами. Каждая программа может использовать функции, содержащиеся в этой библиотеке DLL, для реализации диалогового окна Открыть. Это способствует повторному использованию кода и эффективному использованию памяти.

С помощью библиотеки DLL программу можно разделить на отдельные компоненты. Например, бухгалтерская программа может продаваться по модулям. Каждый модуль можно загрузить в основную программу во время выполнения, если он установлен. Так как модули являются отдельными, время загрузки программы ускоряется. Модуль загружается только тогда, когда запрашивается эта функциональность.

Кроме того, обновления проще применять к каждому модулю, не затрагивая другие части программы. Например, у вас может быть программа расчета заработной платы, и ставки налога меняются каждый год. Если эти изменения изолированы в библиотеке DLL, можно применить обновление, не требуя сборки или установки всей программы еще раз.

В следующем списке описаны некоторые файлы, которые реализованы в виде библиотек DLL в операционных системах Windows:

  • Файлы элементов ActiveX (OCX)

    Примером элемента управления ActiveX является элемент управления календарем, который позволяет выбрать дату из календаря.

  • Файлы панели управления (CPL)

    Примером CPL-файла является элемент, расположенный в панели управления. Каждый элемент является специализированной библиотекой DLL.

  • Файлы драйвера устройства (DRV)

    Примером драйвера устройства является драйвер принтера, который управляет печатью на принтере.

Преимущества DLL-библиотек

В следующем списке описаны некоторые преимущества использования программой DLL-библиотек:

  • Использует меньше ресурсов

    Если несколько программ используют одну и ту же библиотеку функций, DLL-библиотека может уменьшить дублирование кода, загружаемого на диск и в физическую память. Это может сильно повлиять на производительность не только программы, выполняемой на переднем плане, но и других программ, работающих под управлением операционной системы Windows.

  • Улучшает модульную архитектуру

    Библиотека DLL помогает в разработке модульных программ. Она помогает разрабатывать большие программы, требующие использования нескольких языковых версий, или программы, требующие модульной архитектуры. Примером модульной программы является бухгалтерская программа со множеством модулей, которые могут быть динамически загружены во время выполнения.

  • Облегчает развертывание и установку

    Если функции в библиотеке DLL требуется обновление или исправление, для развертывания и установки библиотеки DLL не требуется повторная компоновка программы с этой библиотекой. Кроме того, если несколько программ используют одну и ту же библиотеку DLL, они смогут получить преимущества от обновления или исправления. Эта проблема может возникать чаще при использовании сторонних библиотек DLL, которые регулярно обновляются или исправляются.

Зависимости DLL

Если программа или библиотека DLL использует функцию DLL в другой библиотеке DLL, создается зависимость. Программа больше не является автономной, и при нарушении зависимости могут возникнуть проблемы. Например, программа может не запуститься, если произойдет одно из следующих действий:

  • Зависимая библиотека DLL обновляется до новой версии.
  • Зависимая библиотека DLL исправлена.
  • Зависимая библиотека DLL перезаписывается более ранней версией.
  • Зависимая библиотека DLL удалена с компьютера.

Эти действия известны как конфликты DLL. Если обратная совместимость не применяется, программа может не запуститься.

В следующем списке описываются изменения, которые были представлены в Windows 2000 и операционных системах Windows более поздних версий, чтобы свести к минимуму проблемы с зависимостями:

  • Защита файлов Windows

    В защите файлов Windows операционная система предотвращает обновление или удаление системных библиотек DLL неавторизованным агентом. Когда установка программы пытается удалить или обновить библиотеку DLL, которая определена как системная библиотека DLL, защита файлов Windows выполнит поиск действительной цифровой подписи.

  • Частные библиотеки DLL

    Частные библиотеки DLL позволяют изолировать программу от изменений, вносимых в общие библиотеки DLL. Частные библиотеки DLL используют сведения о конкретной версии или пустой файл .local для принудительного применения версии библиотеки DLL, используемой программой. Чтобы использовать частные библиотеки DLL, найдите библиотеки DLL в корневой папке программы. Затем для новых программ добавьте сведения о конкретной версии в библиотеку DLL. Для старых программ используйте пустой файл .local. Каждый метод указывает операционной системе использовать частные библиотеки DLL, расположенные в корневой папке программы.

Средства устранения неполадок, связанных с библиотеками DLL

Для устранения неполадок с библиотеками DLL доступно несколько средств. Ниже приведены некоторые из этих средств.

Обходчик зависимостей

Средство «Обходчик зависимостей» может рекурсивно проверять все зависимые библиотеки DLL, используемые программой. При открытии программы в обходчике зависимостей будут выполнены следующие проверки:

  • Обходчик зависимостей проверяет наличие отсутствующих библиотек DLL.
  • Обходчик зависимостей проверяет наличие недопустимых программных файлов или библиотек DLL.
  • Обходчик зависимостей проверяет, совпадают ли функции импорта и экспорта.
  • Обходчик зависимостей проверяет наличие циклических ошибок зависимостей.
  • Обходчик зависимостей проверяет наличие недопустимых модулей, так как модули предназначены для другой операционной системы.

С помощью обходчика зависимостей можно документировать все библиотеки DLL, используемые программой. Это может помочь предотвратить и устранить проблемы с библиотеками DLL, которые могут возникнуть в будущем. При установке Visual Studio 6.0 обходчик зависимостей находится в следующем каталоге:

drive\Program Files\Microsoft Visual Studio\Common\Tools

Универсальный устранитель проблем DLL

Универсальный устранитель проблем DLL (DUPS) используется для аудита, сравнения, документирования и отображения информации DLL. В следующем списке описаны утилиты, входящие в состав инструмента DUPS:

  • Dlister.exe

    Эта утилита перечисляет все библиотеки DLL на компьютере и записывает информацию в текстовый файл или в файл базы данных.

  • Dcomp.exe

    Эта утилита сравнивает библиотеки DLL, перечисленные в двух текстовых файлах, и создает третий текстовый файл, содержащий различия.

  • Dtxt2DB.exe

    Эта утилита загружает текстовые файлы, созданные с помощью утилит Dlister.exe и Dcomp.exe, в базу данных dllHell.

  • DlgDtxt2DB.exe

    Эта утилита предоставляет графический интерфейс пользователя (GUI) версии утилиты Dtxt2DB.exe.

Справочная база данных библиотеки DLL

Справочная база данных библиотеки DLL помогает найти определенные версии библиотек DLL, установленных продуктами корпорации Microsoft.

Разработка библиотеки DLL

В этом разделе описываются проблемы и требования, которые следует учитывать при разработке собственных библиотек DLL.

Типы библиотек DLL

При загрузке библиотеки DLL в приложение два метода компоновки позволяют вызывать экспортированные функции DLL. Два метода компоновки — динамическая компоновка во время загрузки и динамическая компоновка во время выполнения.

Динамическая компоновка во время загрузки

При динамической компоновке во время загрузки приложение производит явные вызовы экспортированных функций DLL, таких как локальные функции. Чтобы использовать динамическую компоновку во время загрузки, укажите файл заголовка (H) и файл библиотеки импорта (LIB) при компиляции и компоновке приложения. При этом компоновщик предоставит системе сведения, необходимые для загрузки библиотеки DLL и разрешения экспортированных расположений функций DLL во время загрузки.

Динамическая компоновка во время выполнения

При динамической компоновке во время выполнения приложение вызывает функцию LoadLibrary или LoadLibraryEx для загрузки библиотеки DLL во время выполнения. После успешной загрузки библиотеки DLL используйте функцию GetProcAddress для получения адреса экспортированной функции DLL, которую требуется вызвать. При использовании динамической компоновки во время выполнения файл библиотеки импорта не требуется.

В следующем списке описаны критерии приложения для использования динамической компоновки во время загрузки и использования динамической компоновки во время выполнения:

  • Производительность запуска

    Если важна начальная производительность запуска приложения, следует использовать динамическую компоновку во время выполнения.

  • Простота использования

    При динамической компоновке во время загрузки экспортированные функции DLL являются локальными функциями. Это упрощает вызов этих функций.

  • Логика приложения

    При динамической компоновке во время выполнения приложение может выполнять ветвление для загрузки различных модулей по мере необходимости. Это важно при разработке версий на нескольких языках.

Точка входа DLL

При создании библиотеки DLL можно дополнительно указать функцию точки входа. Функция точки входа вызывается, когда процессы или потоки присоединяются к библиотеке DLL или отсоединяются от библиотеки DLL. Функцию точки входа можно использовать для инициализации структур данных или удаления структур данных, требуемых библиотекой DLL. Кроме того, если приложение является многопоточным, можно использовать локальную память потока (TLS) для выделения памяти, которая является частной для каждого потока в функции точки входа. Следующий код является примером функции точки входа DLL.

BOOL APIENTRY DllMain(
HANDLE hModule,// Handle to DLL module
DWORD ul_reason_for_call,// Reason for calling function
LPVOID lpReserved ) // Reserved
{
    switch ( ul_reason_for_call )
    {
        case DLL_PROCESS_ATTACHED: // A process is loading the DLL.
        break;
        case DLL_THREAD_ATTACHED: // A process is creating a new thread.
        break;
        case DLL_THREAD_DETACH: // A thread exits normally.
        break;
        case DLL_PROCESS_DETACH: // A process unloads the DLL.
        break;
    }
    return TRUE;
}

Когда функция точки входа возвращает значение FALSE, приложение не запускается при использовании динамической компоновки во время загрузки. Если вы используете динамическую компоновку во время выполнения, не будет загружаться только отдельная библиотека DLL.

Функция точки входа должна выполнять только простые задачи инициализации и не должна вызывать никаких других функций загрузки или завершения DLL. Например, в функции точки входа не следует прямо или косвенно вызывать функцию LoadLibrary или LoadLibraryEx. Кроме того, не следует вызывать функцию FreeLibrary при завершении процесса.

Примечание

Убедитесь, что доступ в многопоточных приложениях к глобальным данным DLL синхронизирован (потокобезопасный), чтобы избежать возможного повреждения данных. Для этого используйте TLS для предоставления уникальных данных для каждого потока.

Экспорт функций DLL

Чтобы экспортировать функции DLL, можно добавить ключевое слово функции в экспортированные функции DLL или создать файл определения модуля (DEF), в котором перечислены экспортированные функции DLL.

Чтобы использовать ключевое слово функции, необходимо объявить каждую функцию, которую требуется экспортировать, с помощью следующего ключевого слова:
__declspec(dllexport)

Чтобы использовать экспортированные функции DLL в приложении, необходимо объявить каждую функцию, которую требуется импортировать, с помощью следующего ключевого слова: __declspec(dllimport).

Как правило, для разделения инструкции экспорта и инструкции import используется один файл заголовка с инструкцией определения и инструкцией ifdef.

Вы также можете использовать файл определения модуля для объявления экспортированных функций DLL. При использовании файла определения модуля не нужно добавлять ключевое слово функции в экспортированные функции DLL. В файле определения модуля объявляется инструкция LIBRARY и инструкция EXPORTS для библиотеки DLL. Следующий код является примером файла определения.

// SampleDLL.def
//
LIBRARY "sampleDLL"
EXPORTS HelloWorld

Пример библиотеки DLL и приложения

В Visual C++ 6.0 можно создать библиотеку DLL, выбрав тип проекта Библиотека динамической компоновки Win32 или тип проекта Мастер приложений MFC (dll).

Следующий код является примером библиотеки DLL, созданной в Visual C++ с использованием типа проекта Библиотека динамической компоновки Win32.

// SampleDLL.cpp
//

#include "stdafx.h"
#define EXPORTING_DLL
#include "sampleDLL.h"
BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved
)
{
    return TRUE;
}

void HelloWorld()
{
    MessageBox( NULL, TEXT("Hello World"), TEXT("In a DLL"), MB_OK);
}

// File: SampleDLL.h
//
#ifndef INDLL_H
    #define INDLL_H
    #ifdef EXPORTING_DLL
        extern __declspec(dllexport) void HelloWorld();
    #else
        extern __declspec(dllimport) void HelloWorld();
    #endif

#endif

Следующий код является примером проекта Приложение Win32, который вызывает экспортированную функцию DLL в библиотеке DLL SampleDLL.

// SampleApp.cpp
//
#include "stdafx.h"
#include "sampleDLL.h"
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPSTR lpCmdLine, int nCmdShow)
{
    HelloWorld();
    return 0;
}

Примечание

При динамической компоновке во время загрузки необходимо компоновать библиотеку импорта SampleDLL.lib, которая создается при сборке проекта SampleDLL.

При динамической компоновке во время выполнения для вызова экспортируемой функции DLL SampleDLL.dll используется код, аналогичный следующему коду:

...
typedef VOID (*DLLPROC) (LPTSTR);
...
HINSTANCE hinstDLL;
DLLPROC HelloWorld;
BOOL fFreeDLL;

hinstDLL = LoadLibrary("sampleDLL.dll");
if (hinstDLL != NULL)
{
    HelloWorld = (DLLPROC) GetProcAddress(hinstDLL, "HelloWorld");
    if (HelloWorld != NULL)
        (HelloWorld);
    fFreeDLL = FreeLibrary(hinstDLL);
}
...

При компиляции и компоновке приложения SampleDLL операционная система Windows ищет библиотеку DLL SampleDLL в следующих расположениях в следующем порядке:

  1. Папка приложения

  2. Текущая папка

  3. Системная папка Windows

    Примечание

    Функция GetSystemDirectory возвращает путь к системной папке Windows.

  4. Папка Windows

    Примечание

    Функция GetWindowsDirectory возвращает путь к папке Windows.

Сборка .NET Framework

С появлением платформ .NET и .NET Framework большинство проблем, связанных с библиотеками DLL, были устранены с помощью сборок. Сборка — это логический элемент функциональности, который выполняется под управлением общеязыковой среды выполнения .NET. Сборка физически существует в виде DLL-файла или EXE-файла. Однако внутри сборка отличается от библиотеки DLL Microsoft Win32.

Файл сборки содержит манифест сборки, метаданные типа, код MSIL и другие ресурсы. Манифест сборки содержит метаданные сборки, которые предоставляют все сведения, необходимые для самостоятельного описания сборки. В манифест сборки включены следующие сведения:

  • Имя сборки
  • Сведения о версии
  • Сведения о языке
  • Сведения о строгом имени
  • Список файлов сборки
  • Справочные сведения о типе
  • Сведения о ссылочных и зависимых сборках

Код MSIL, содержащийся в сборке, не может выполняться напрямую. Вместо этого выполнение кода MSIL управляется через среду CLR. По умолчанию создаваемая сборка является закрытой для приложения. Чтобы создать общую сборку, необходимо присвоить сборке строгое имя, а затем опубликовать сборку в глобальном кэше сборок.

В следующем списке описаны некоторые функции сборок по сравнению с функциями библиотек DLL Win32:

  • Самоописание

    При создании сборки все сведения, необходимые среде CLR для запуска сборки, содержатся в манифесте сборки. Манифест сборки содержит список зависимых сборок. Таким образом, среда CLR может поддерживать согласованный набор сборок, используемых в приложении. В библиотеках DLL Win32 нельзя поддерживать согласованность между набором библиотек DLL, используемых в приложении, когда используются общие библиотеки DLL.

  • Управление версиями.

    В манифесте сборки сведения о версии записываются и применяются средой CLR. Кроме того, политики версии позволяют принудительно применять использование конкретной версии. В библиотеках DLL Win32 управление версиями не может применяться операционной системой. Необходимо убедиться, что библиотеки DLL поддерживают обратную совместимость.

  • Параллельное развертывание

    Сборки поддерживают параллельное развертывание. Одно приложение может использовать одну версию сборки, а другое — другую. Начиная с Windows 2000, параллельное развертывание поддерживается путем поиска библиотек DLL в папке приложения. Кроме того, защита файлов Windows предотвращает перезапись или замену системных библиотек DLL неавторизованным агентом.

  • Автономность и изоляция

    Приложение, разработанное с помощью сборки, может быть автономным и изолированным от других приложений, запущенных на компьютере. Эта функция помогает создавать установки с нулевым влиянием.

  • Выполнение

    Сборка запускается с учетом разрешений безопасности, которые указаны в манифесте сборки и контролируются средой CLR.

  • Независимость от языка

    Сборку можно разработать с помощью любого поддерживаемого языка .NET. Например, можно разработать сборку в Microsoft Visual C#, а затем использовать сборку в проекте Visual Basic .NET.

Ссылки