Поделиться через

Библиотеки DLL и поведение библиотеки времени выполнения Visual C++

  • Статья

При создании библиотеки динамической компоновки (DLL) с помощью Visual Studio в компоновщик по умолчанию входит библиотека времени выполнения Visual C++ (VCRuntime). VCRuntime содержит код, необходимый для инициализации и завершения исполняемого файла C/C++. При связывании с библиотекой DLL код VCRuntime предоставляет внутреннюю функцию точки входа DLL, называемую _DllMainCRTStartup, которая обрабатывает сообщения ОС Windows для библиотеки DLL по присоединению к процессу или потоку или отсоединению от процесса или потока. Функция _DllMainCRTStartup выполняет такие важные задачи, как настройка безопасности буфера стека, инициализация и завершение библиотеки времени выполнения C (CRT), а также вызовы конструкторов и деструкторов для статических и глобальных объектов. _DllMainCRTStartup также вызывает функции-ловушки для других библиотек, таких как WinRT, MFC и ATL, для выполнения их собственных операций инициализации и завершения. Без этой инициализации CRT и другие библиотеки, а также статические переменные остались бы в неинициализированном состоянии. Те же внутренние процедуры инициализации и завершения VCRuntime вызываются независимо от того, какую библиотеку использует библиотека DLL — статически связанную библиотеку CRT или динамически связанную библиотеку CRT.

Точка входа DLL по умолчанию — _DllMainCRTStartup

В Windows все библиотеки DLL могут содержать необязательную функцию точки входа, обычно называемую DllMain, которая вызывается как для инициализации, так и для завершения. Это дает возможность выделять или освобождать дополнительные ресурсы по мере необходимости. Windows вызывает функцию точки входа в четырех ситуациях: присоединение процесса, отсоединение процесса, присоединение потока и отсоединение потока. Когда библиотека DLL загружается в адресное пространство процесса либо при загрузке ее использующего приложения, либо при запросе приложением библиотеки DLL во время выполнения, операционная система создает отдельную копию данных библиотеки DLL. Это называется присоединением процесса. Присоединение потока происходит, когда процесс, в который загружена библиотека DLL, создает новый поток. Отсоединение потока происходит при завершении потока. Отсоединение процесса происходит, когда библиотека DLL больше не нужна и освобождается приложением. Операционная система выполняет отдельный вызов точки входа библиотеки DLL для каждого из этих событий, передавая аргумент reason для каждого типа события. Например, операционная система отправляет DLL_PROCESS_ATTACH в качестве аргумента reason для обозначения присоединения процесса.

Библиотека VCRuntime предоставляет функцию точки входа с именем _DllMainCRTStartup для обработки операций инициализации и завершения по умолчанию. При присоединении процесса функция _DllMainCRTStartup настраивает проверки безопасности буфера, инициализирует CRT и другие библиотеки, инициализирует сведения о типах времени выполнения, инициализирует и вызывает конструкторы для статических и нелокальных данных, инициализирует локальное хранилище потока, увеличивает показания внутреннего статического счетчика для каждого присоединения, а затем вызывает предоставляемую пользователем или библиотекой DllMain. При отсоединении процесса функция выполняет эти действия в обратном порядке. Она вызывает DllMain, уменьшает показатель внутреннего счетчика, вызывает деструкторы, вызывает функции завершения CRT и зарегистрированные функции atexit и уведомляет о завершении все другие библиотеки. Когда показатель счетчика присоединений достигает нуля, функция возвращает FALSE, чтобы указать Windows на возможность выгрузки DLL. Функция _DllMainCRTStartup вызывается также во время присоединения и отсоединения потока. В этих случаях код VCRuntime не выполняет дополнительную инициализацию или завершение самостоятельно, а просто вызывает DllMain для передачи сообщения. Если DllMain возвращает FALSE из присоединения процесса, что говорит о сбое, _DllMainCRTStartup вызывает DllMain снова и передает DLL_PROCESS_DETACH в качестве аргумента reason, а затем выполняет оставшуюся часть процесса завершения.

При создании библиотек DLL в Visual Studio точка _DllMainCRTStartup входа по умолчанию, предоставляемая VCRuntime, автоматически связана. Не нужно указывать функцию точки входа для библиотеки DLL с помощью параметра компоновщика /ENTRY (символ точки входа).

Примечание.

Несмотря на то, что с помощью параметра /ENTRY компоновщика можно указать другую функцию точки входа для библиотеки DLL, его использовать не рекомендуется, так как функция точка входа должна будет в том же порядке дублировать все действия, выполняемые _DllMainCRTStartup. VCRuntime предоставляет функции, позволяющие дублировать свое поведение. Например, можно вызвать __security_init_cookie сразу же при присоединении процесса для поддержки параметра проверки буфера /GS (проверка безопасности буфера). Можно вызвать функцию _CRT_INIT, передавая те же параметры, что и функция точки входа, для выполнения остальных функций инициализации или завершения DLL.

Инициализация библиотеки DLL

Библиотека DLL может содержать код инициализации, который должен выполняться при загрузке библиотеки DLL. Для выполнения ваших собственных функций инициализации и завершения библиотеки DLL _DllMainCRTStartup вызывает функцию с именем DllMain, которую вы сами можете указать. У DllMain должна быть сигнатура, необходимая для точки входа библиотеки DLL. Функция точки входа по умолчанию _DllMainCRTStartup вызывает DllMain с использованием тех же параметров, передаваемых Windows. По умолчанию, если вы не предоставите функцию DllMain, ее предоставит Visual Studio и свяжет таким образом, чтобы функция _DllMainCRTStartup всегда могла что-то вызывать. Это означает, что если вам не нужно инициализировать библиотеку DLL, никаких особых действий при создании библиотеки DLL выполнять не требуется.

Следующая сигнатура используется для DllMain:

#include <windows.h>

extern "C" BOOL WINAPI DllMain (
    HINSTANCE const instance,  // handle to DLL module
    DWORD     const reason,    // reason for calling function
    LPVOID    const reserved); // reserved

Некоторые библиотеки создают для функции DllMain программу-оболочку. Например, в обычной библиотеке DLL MFC реализуйте функции-члены InitInstance и ExitInstance объекта CWinApp для выполнения операций инициализации и завершения, требуемых библиотекой DLL. Дополнительные сведения см. в разделе Инициализация обычных библиотек DLL MFC.

Предупреждение

В отношении операций, выполняемых в точке входа DLL, действуют серьезные ограничения. Дополнительные сведения о конкретных API Windows, которые небезопасны для вызова, см. в DllMainразделе "Общие рекомендации". Если требуется сделать что-то помимо простейшей инициализации, сделайте это в функции инициализации для DLL. Можно потребовать, чтобы приложения вызывали функцию инициализации после выполнения DllMain и перед вызовом любых других функций в библиотеке DLL.

Инициализация обычных (не MFC) библиотек DLL

Чтобы выполнить собственную инициализацию в обычных (не MFC) библиотеках DLL, использующих предоставленную VCRuntime точку входа _DllMainCRTStartup, исходный код библиотеки DLL должен содержать функцию с именем DllMain. Следующий код представляет собой базовую схему, показывающую, как может выглядеть определение DllMain:

#include <windows.h>

extern "C" BOOL WINAPI DllMain (
    HINSTANCE const instance,  // handle to DLL module
    DWORD     const reason,    // reason for calling function
    LPVOID    const reserved)  // reserved
{
    // Perform actions based on the reason for calling.
    switch (reason)
    {
    case DLL_PROCESS_ATTACH:
        // Initialize once for each new process.
        // Return FALSE to fail DLL load.
        break;

    case DLL_THREAD_ATTACH:
        // Do thread-specific initialization.
        break;

    case DLL_THREAD_DETACH:
        // Do thread-specific cleanup.
        break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:
        // Perform any necessary cleanup.
        break;
    }
    return TRUE;  // Successful DLL_PROCESS_ATTACH.
}

Примечание.

В более старой документации по Windows SDK говорится, что фактическое имя функции точки входа библиотеки DLL должно быть указано в командной строке компоновщика с помощью параметра /ENTRY. В Visual Studio использовать параметр /ENTRY не нужно, если функции точки входа задано имя DllMain. На самом деле, если вы используете параметр/ENTRY и задаете функции точки входа имя, отличное от DllMain, инициализация CRT будет проходить неправильно, пока функция точки входа не выполнит же вызовы инициализации, что и _DllMainCRTStartup.

Инициализация обычных библиотек DLL MFC

Так как обычные библиотеки DLL MFC содержат объект CWinApp, они должны выполнять задачи инициализации и завершения в том же расположении, что и приложение MFC: в функциях-членах InitInstance и ExitInstance класса, производного от CWinApp. Поскольку MFC предоставляет функцию DllMain, которая вызывается _DllMainCRTStartup для DLL_PROCESS_ATTACH и DLL_PROCESS_DETACH, создавать собственную функцию DllMain не требуется. Предоставляемая MFC функция DllMain вызывает InitInstance при загрузке библиотеки DLL и ExitInstance перед выгрузкой библиотеки DLL.

Обычная библиотека DLL MFC может отслеживать нескольких потоков, вызывая TlsAlloc и TlsGetValue в своей функции InitInstance. Эти функции позволяют библиотеке DLL отслеживать данные конкретного потока.

Если в обычной библиотеке DLL MFC, которая динамически связывается с MFC, используется поддержка MFC OLE, базы данных MFC (или DAO) или сокетов MFC, соответственно, отладочные библиотеки DLL расширения MFC MFCOверсияD.dll, MFCDверсияD.dll и MFCNверсияD.dll (где версия — номер версии) связываются автоматически. Необходимо вызвать одну из следующих стандартных функций инициализации для каждой из этих библиотек DLL, используемых в CWinApp::InitInstance обычной библиотеки DLL MFC.

Тип поддержки MFC Вызываемая функция инициализации
MFC OLE (MFCOверсияD.dll) AfxOleInitModule
База данных MFC (MFCOверсияD.dll) AfxDbInitModule
Сокеты MFC (MFCOверсииD.dll) AfxNetInitModule

Инициализация библиотек DLL расширения MFC

Так как в библиотеках DLL расширения MFC нет объекта, производного от CWinApp (в отличие от обычных библиотек DLL MFC), в функцию DllMain, создаваемую мастером DLL MFC, следует добавить собственный код инициализации и завершения.

Мастер предоставляет следующий код для библиотек DLL расширения MFC. В коде PROJNAME является заполнителем для имени проекта.

#include "pch.h" // For Visual Studio 2017 and earlier, use "stdafx.h"
#include <afxdllx.h>

#ifdef _DEBUG
#define new DEBUG_NEW
#undef THIS_FILE
static char THIS_FILE[] = __FILE__;
#endif
static AFX_EXTENSION_MODULE PROJNAMEDLL;

extern "C" int APIENTRY
DllMain(HINSTANCE hInstance, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
   if (dwReason == DLL_PROCESS_ATTACH)
   {
      TRACE0("PROJNAME.DLL Initializing!\n");

      // MFC extension DLL one-time initialization
      AfxInitExtensionModule(PROJNAMEDLL,
                                 hInstance);

      // Insert this DLL into the resource chain
      new CDynLinkLibrary(Dll3DLL);
   }
   else if (dwReason == DLL_PROCESS_DETACH)
   {
      TRACE0("PROJNAME.DLL Terminating!\n");
   }
   return 1;   // ok
}

При создании CDynLinkLibrary объекта во время инициализации библиотека DLL расширения MFC может экспортировать объекты CRuntimeClass или ресурсы в клиентское приложение.

Если вы собираетесь использовать библиотеку DLL расширения MFC из одной или нескольких обычных библиотек DLL MFC, необходимо экспортировать функцию инициализации, которая создает объект CDynLinkLibrary. Эта функция должна вызываться из каждой обычной библиотеки DLL MFC, использующей библиотеку DLL расширения MFC. Подходящим местом для вызова этой функции инициализации является функция-член InitInstance объекта библиотеки DLL MFC, производного от CWinApp. Вызов следует выполнить до использования экспортированных классов или функций библиотеки DLL расширения MFC.

В функции DllMain, создаваемой мастером DLL MFC, вызов AfxInitExtensionModule записывает классы среды выполнения модуля (структуры CRuntimeClass), а также фабрики объектов (объекты COleObjectFactory) для использования при создании объекта CDynLinkLibrary. Следует проверить возвращаемое значение AfxInitExtensionModule. Если из AfxInitExtensionModule возвращается нулевое значение, из функции DllMain возвращается нуль.

Если библиотека DLL расширения MFC будет явно связана с исполняемым файлом (то есть исполняемый файл вызывает AfxLoadLibrary для связи с библиотекой DLL), необходимо добавить вызов AfxTermExtensionModule в DLL_PROCESS_DETACH. Эта функция позволяет MFC очищать библиотеку DLL расширения MFC при отсоединении каждого процесса от библиотеки DLL расширения MFC (что происходит при завершении процесса или при выгрузке библиотеки DLL в результате вызова AfxFreeLibrary). Если библиотека DLL расширения MFC будет связана с приложением неявным образом, вызывать AfxTermExtensionModule не требуется.

Приложения, которые связываются с библиотеками DLL расширения MFC явным образом, должны вызывать AfxTermExtensionModule при освобождении библиотеки DLL. Если приложения используют несколько потоков, они также должны использовать AfxLoadLibrary и AfxFreeLibrary (вместо функций Win32 LoadLibrary и FreeLibrary). Использование AfxLoadLibrary и AfxFreeLibrary гарантирует, что код запуска и завершения работы, выполняемый при загрузке и выгрузке библиотеки DLL расширения MFC, не нарушает глобальное состояние MFC.

Так как MFCx0.dll полностью инициализируется к моменту вызова DllMain, можно выделить память и вызвать функции MFC в DllMain (в отличие от 16-разрядной версии MFC).

Библиотеки DLL расширения могут поддерживать многопоточность, обрабатывая случаи DLL_THREAD_ATTACH и DLL_THREAD_DETACH в функции DllMain. Эти случаи передаются в DllMain при присоединении и отсоединении потоков от библиотеки DLL. Вызов TlsAlloc при присоединении библиотеки DLL позволяет ей поддерживать индексы локального хранилища потока (TLS) для каждого присоединенного потока.

Обратите внимание, что файл заголовка Afxdllx.h содержит специальные определения структур, используемых в библиотеках DLL расширения MFC, например определение для AFX_EXTENSION_MODULE и CDynLinkLibrary. Этот файл следует включить в библиотеку DLL расширения MFC.

Примечание.

Важно не определять и не отменять определение макросов _AFX_NO_XXX в файле pch.h (stdafx.h в Visual Studio 2017 и более ранних версиях). Эти макросы существуют, только чтобы проверить, поддерживает ли конкретная целевая платформа эту функцию или нет. Можно написать собственную программу для проверки этих макросов (например, #ifndef _AFX_NO_OLE_SUPPORT), но она не должна определять и отменять определение этих макросов.

Пример функции инициализации, обрабатывающей многопоточность, включен в раздел Использование локального хранилища потока в библиотеке динамической компоновки в Windows SDK. Обратите внимание, что пример содержит функцию точки входа с именем LibMain, но ей следует задать имя DllMain, чтобы она работала с библиотеками MFC и времени выполнения C.

См. также

Создание библиотек DLL на C и C++ в Visual Studio
Точка входа DllMain
Рекомендации по использованию библиотеки динамической компоновки