Windows核心编程_动态链接库_DLL基础_DLL与进程的地址空间

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通常创建一个DLL要比建立一个应用程序容易,因为DLL包含一组可以被任何应用所使用的自治(autonomous)函数。在DLL中通常没有支持处理消息循环或创建窗口的代码。一个DLL只是一组源代码模块的集合。其中每个模块包含应用程序(可执行文件)或另一个DLL将要调用的一组函数。当所有的源代码文件编译后,就像应用程的可执行文件那样被链接程序所链接。然而,对于一个DLL,必须要为链接程序设定DLL开关选项。该选项使得链接程序向生成的DLL文件映像发出略有差异的信息,这样,操作系统装载程序就可以将该文件映像识别为一个DLL,而不是应用程序。
在应用程序(或另一个DLL)可以调用DLL中的函数之前,DLL的文件映射必须映射到调用进程的地址空间。可以采用两种方法来完成这项操作:隐式的装载时链接或显示的运行时链接,隐式链接在本章后续部分加以讨论,显示链接将在第20章中进行讨论。
一旦DLL的文件映射到调用进程的地址空间,则DLL中的函数对于运行在该进程内的所有线程都是可用的。实际上DLL几乎失去了它作为DLL的所有特征标志。对于进程中的线程而言,DLL的代码和数据开起来就像是恰好存在于进程地址空间中的额外代码和数据。当一个线程调用DLL函数时,该函数查看线程的栈以检索被传递的参数,并且将线程的栈空间用于它所需要的任意局部变量。另外,被DLL中的函数代码所创建的任何对象都属于调用它的线程或进程——一个DLL并不拥有任何元素。
例如,如果DLL中的一个函数所调用VirtualAlloc,则将从调用线程的进程地址空间中保留该地址空间的区域。如果后来从进程的地址空间中取消DLL的映射,则该地址空间的区域仍然会保留,因为系统并没有跟踪记录这样一个事实:DLL中的函数保留着该区域。被保留的地址空间区域是属于调用进程的,只有当一个线程调用VirtualFree函数或该进程终止时,该保留区域才会释放。
一个可执行文件中的全局变量和静态变量不能被该可执行文件的多个运行实例所共享。在Windows 98中,是通过当可执行文件映射到进程的地址空间时,为该文件的全局变量和静态变量分配存储空间的机制来保证这一点的;而在Windows 2000中,则是通过第13章中讨论的写时复制(copy-on-write)机制来加以保证的。一个DLL中的全局变量和静态变量是以相同的方式处理的。当一个进程把一个DLL的映射文件映射到其地址空间时,系统将同时创建全局数据变量和静态数据变量的实例。
注意:需要引起重视的是,一个单独的地址空间是由一个可执行模块和若干个DLL模块组成的。其中的一些模块可以链接到一个静态版本的C/C++运行时库,还有一些模块可能链接到一个DLL版本的C/C++运行时库,而另外一些模块(如果不是用C/C++编写的)可能根本就不需要C/C++运行时库。许多开发人员都存在一个错误的认识,因为他们忘记了若干个C/C++运行时库可能会存在于一个单一的地址空间中。研究下面的代码:

PVOID DLLFunc()
{// Allocate bloc from DLL's C/C++ run-time heapreturn malloc(100);
}VOID EXEFunc()
{PVOID pv = DLLFunc();// Access the storage pointed to by pv...// Assumes that pv is in EXE's C/C++ run-time heapfree(pv);
}

那么你是怎样考虑的呢?上述代码能够正确运行吗?DLL中的函数所分配的块是否被EXE中的函数所释放?答案是:可能会是这样!因为上述代码并没有提供足够的信息。如果EXE和DLL这两者都链接到DLL版本的C/C++运行时库,则对free调用将会失败。我曾多次见过开发人员编写出类似的代码,结果是毁了代码。
有一个简单的方法可以解决这个问题。当一个模块提供了分配内存的函数时,该模块必须同时提供一个释放内存的函数。重写上述代码如下:

PVOID DLLFunc()
{// Allocate bloc from DLL's C/C++ run-time heapreturn malloc(100);
}VOID DLLFreeFunc(PVOID pv)
{// Free bloc form DLL's C/C++ run-time heapreturn free(pv);
}VOID EXEFunc()
{PVOID pv = DLLFunc();// Access the storage pointed to by pv...// Assumes that pv is in EXE's C/C++ run-time heapfree(pv);
}

经过重写后的代码是正确的,它总是可以正确地执行。当编写一个模块时,不要忘记其它模块中的那些函数,它们甚至可能不是用C/C++编写的,因此可能不会使用malloc和free函数进行内存分配。注意不要在代码中设定这些假设条件。顺便提及,当调用malloc和free函数时,该结论对于C++的new和delete操作符也是相同的。

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