DLL 和 Visual C++ 运行时库行为

项目
04/03/2023

默认情况下，当使用 Visual Studio 生成动态链接库 (DLL) 时，链接器就会包括 Visual C++ 运行时库 (VCRuntime)。 VCRuntime 包含初始化和终止 C/C++ 可执行文件所需的代码。当链接到 DLL 时，VCRuntime 代码提供名为 _DllMainCRTStartup 的内部 DLL 入口点函数，该函数处理 Windows OS 到 DLL 的消息，以便附加到进程或线程或从进程或线程分离。 _DllMainCRTStartup 函数执行基本任务，例如设置堆栈缓冲区安全性，初始化和终止 C 运行时库 (CRT)，以及调用静态和全局对象的构造函数和析构函数。 _DllMainCRTStartup 还为其他库（如 WinRT、MFC 和 ATL）调用挂钩函数来执行其自己的初始化和终止操作。如果没有这种初始化，CRT 和其他库以及静态变量将处于未初始化状态。无论 DLL 使用静态链接的 CRT 还是动态链接的 CRT DLL，都会调用相同的 VCRuntime 内部初始化和终止例程。

默认 DLL 入口点 _DllMainCRTStartup

在 Windows 中，所有 DLL 都可以包含一个可选的入口点函数，通常称为 DllMain，该函数用于初始化和终止操作。这使可以根据需要分配或释放额外的资源。 Windows 会在四种情况下调用入口点函数：进程附加、进程分离、线程附加和线程分离。将 DLL 加载到进程地址空间中时，或在加载使用它的应用程序时，或当应用程序在运行时请求 DLL 时，操作系统会创建 DLL 数据的单独副本。这称为“进程附加”。加载 DLL 的进程创建新线程时发生“线程附加”。线程终止时发生“线程分离”，如果不再需要 DLL 并由应用程序释放 DLL，则称为“进程分离”。操作系统为每个事件单独调用 DLL 入口点，并为每个事件类型传递“原因”参数。例如，OS 将 DLL_PROCESS_ATTACH 作为原因参数发送给信号进程附加。

VCRuntime 库提供一个名为 _DllMainCRTStartup 的入口点函数来处理默认的初始化和终止操作。在进程附加时，_DllMainCRTStartup 函数设置缓冲区安全检查，初始化 CRT 和其他库，初始化运行时类型信息，初始化和调用静态和非本地数据的构造函数，初始化线程本地存储，为每个附加增加内部静态计数器，然后调用提供 DllMain 的用户或库。在进程分离时，函数将反向执行这些步骤。它会调用 DllMain，递减内部计数器，调用析构函数，调用 CRT 终止函数和注册的 atexit 函数，并通知任何其他库终止操作。当附件计数器变为零时，此函数返回 FALSE 以指示 Windows 可以卸载 DLL。 _DllMainCRTStartup 函数也在线程附加和线程分离期间进行调用。在这些情况下，VCRuntime 代码本身不进行额外的初始化或终止，只调用 DllMain 来传递消息。如果 DllMain 从进程附加返回 FALSE并出现信号故障，_DllMainCRTStartup 将再次调用 DllMain，并将 DLL_PROCESS_DETACH 作为“原因”参数传递，然后继续完成终止进程的其余部分。

在 Visual Studio 中生成 DLL 时，VCRuntime 提供的默认入口点 _DllMainCRTStartup 将自动进行链接。不需要使用 /ENTRY（入口点符号）链接器选项为 DLL 指定入口点函数。

注意

虽然可以使用 /ENTRY: linker 选项为 DLL 指定另一个入口点函数，但我们不建议这样做，因为入口点函数必须按照相同的顺序复制 _DllMainCRTStartup 所做的所有操作。 VCRuntime 提供了允许复制其行为的函数。例如，可以在进程附加时立即调用 __security_init_cookie，以支持 /GS（缓冲区安全检查）缓冲区检查选项。可以调用 _CRT_INIT 函数，传递与入口点函数相同的参数，以执行其余的 DLL 初始化或终止函数操作。

初始化 DLL

DLL 可能有初始化代码，这些代码必须在加载 DLL 时执行。为了执行自己的 DLL 初始化和终止函数，_DllMainCRTStartup 会调用 DllMain 函数，你可提供此函数。 DllMain 必须具有 DLL 入口点所需的签名。默认入口点函数 _DllMainCRTStartup 使用 Windows 传递的相同参数调用 DllMain。默认情况下，如果未提供 DllMain 函数，Visual Studio 将为你提供一个函数并链接到它，以便 _DllMainCRTStartup 始终可以调用某些内容。这意味着如果你不需要初始化 DLL，那么在生成 DLL 时就不需要执行任何特殊操作。

这是用于 DllMain 的签名：

#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

某些库会为你包装 DllMain 函数。例如，在规则 MFC DLL 中，实现 CWinApp 对象的 InitInstance 和 ExitInstance 成员函数可以执行 DLL 所需的初始化和终止操作。有关详细信息，请参阅初始化规则 MFC DLL 部分。

警告

对于在 DLL 入口点中可以安全地执行的操作，通常存在很大限制。有关在 DllMain 中调用不安全的特定 Windows API 的更多信息，请参阅常规最佳做法。如果需要进行复杂的初始化，可在 DLL 的初始化函数中完成。你可以要求应用程序在运行 DllMain 之后和调用 DLL 中的任何其他函数之前调用初始化函数。

初始化普通（非 MFC）DLL

若要在使用 VCRuntime 提供的 _DllMainCRTStartup 入口点的普通（非 MFC）DLL 中执行自己的初始化，DLL 源代码必须包含名为 DllMain 的函数。以下代码提供了一个基本框架，显示 DllMain 的定义可能如下所示：

#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.
}

注意

旧的 Windows SDK 文档说明，DLL 入口点函数的实际名称必须在带有 /ENTRY 选项的链接器命令行中指定。对于 Visual Studio，如果入口点函数的名称是 DllMain，则不需要使用 /ENTRY 选项。事实上，如果使用 /ENTRY 选项并将入口点函数命名为 DllMain 以外的其他名称，则除非入口点函数执行与 _DllMainCRTStartup 相同的初始化调用，否则 CRT 不会正确进行初始化。

初始化规则 MFC DLL

由于规则 MFC DLL 包含 CWinApp 对象，因此它们应该在与 MFC 应用程序相同的位置执行初始化和终止任务：在 DLL 的 CWinApp 派生类的 InitInstance 和 ExitInstance 成员函数中。 MFC 提供了由 _DllMainCRTStartup 为 DLL_PROCESS_ATTACH 和 DLL_PROCESS_DETACH 调用的 DllMain 函数，因此不应编写自己的 DllMain 函数。 MFC 提供的 DllMain 函数会在加载 DLL 时调用 InitInstance，在卸载 DLL 之前调用 ExitInstance。

规则 MFC DLL 可以通过在其 InitInstance 函数中调用 TlsAlloc 和 TlsGetValue 来跟踪多个线程。这些函数允许 DLL 跟踪特定于线程的数据。

在动态链接到 MFC 的规则 MFC DLL 中，如果使用任何 MFC OLE、MFC 数据库（或 DAO）或 MFC 套接字支持，则分别会自动链接调试 MFC 扩展 DLL MFCO version D.dll、MFCD version D.dll 和 MFCN version D.dll（其中 version 是版本号）。必须为在规则 MFC DLL 的 CWinApp::InitInstance 中使用的每个 DLL 调用以下预定义初始化函数之一。

MFC 支持的类型	要调用的初始化函数
MFC OLE (MFCOversionD.dll)	`AfxOleInitModule`
MFC 数据库 (MFCOversionD.dll)	`AfxDbInitModule`
MFC 套接字 (MFCOversionD.dll)	`AfxNetInitModule`

初始化 MFC 扩展 DLL

由于 MFC 扩展 DLL 没有 CWinApp 派生对象（如规则 MFC DLL），因此应将初始化和终止代码添加到 MFC DLL 向导生成的 DllMain 函数中。

向导为 MFC 扩展 DLL 提供以下代码。在代码中，PROJNAME 是项目名称的占位符。

#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
}

在初始化期间创建新的 CDynLinkLibrary 对象允许 MFC 扩展 DLL 将 CRuntimeClass 对象或资源导出到客户端应用程序。

如果要从一个或多个规则 MFC DLL 使用 MFC 扩展 DLL，则必须导出创建 CDynLinkLibrary 对象的初始化函数。必须从使用 MFC 扩展 DLL 的每个规则 MFC DLL 调用该函数。在使用任何 MFC 扩展 DLL 导出的类或函数之前，调用此初始化函数的适当位置是规则 MFC DLL 的 CWinApp 派生对象的 InitInstance 成员函数。

在 MFC DLL 向导生成的 DllMain 中，对 AfxInitExtensionModule 的调用捕获模块的运行时类（CRuntimeClass 结构）及其对象工厂（COleObjectFactory 对象），以便在创建 CDynLinkLibrary 对象时使用。应检查 AfxInitExtensionModule 的返回值；如果从 AfxInitExtensionModule 返回零值，则从 DllMain 函数返回零。

如果 MFC 扩展 DLL 将显式链接到可执行文件（即链接到 DLL 的可执行调用 AfxLoadLibrary），则应在 DLL_PROCESS_DETACH 上添加对 AfxTermExtensionModule 的调用。这个函数允许 MFC 在每个进程从 MFC 扩展 DLL 分离时清理 MFC 扩展 DLL（进程退出时或 DLL 由于 AfxFreeLibrary 调用而卸载时发生）。如果 MFC 扩展 DLL 将隐式链接到应用程序，则不需要调用 AfxTermExtensionModule。

显式链接到 MFC 扩展 DLL 的应用程序在释放 DLL 时必须调用 AfxTermExtensionModule。如果应用程序使用多个线程，它们还应使用 AfxLoadLibrary 和 AfxFreeLibrary（而不是 Win32 函数 LoadLibrary 和 FreeLibrary）。使用 AfxLoadLibrary 和 AfxFreeLibrary 可以确保在加载和卸载 MFC 扩展 DLL 时执行的启动和关闭代码不会损坏全局 MFC 状态。

由于 MFCx0.dll 在调用 DllMain 时已完全初始化，因此可以在 DllMain 内分配内存并调用 MFC 函数（与 16 位版本的 MFC 不同）。

扩展 DLL 可通过处理 DllMain 函数中的 DLL_THREAD_ATTACH 和 DLL_THREAD_DETACH 案例来处理多线程。当线程附加到 DLL 并从 DLL 分离时，这些案例将传递给 DllMain。在附加 DLL 时调用 TlsAlloc 允许 DLL 为附加到 DLL 的每个线程维护线程本地存储 (TLS) 索引。

请注意，头文件 Afxdllx.h 包含 MFC 扩展 DLL 中使用的结构的特殊定义，例如 AFX_EXTENSION_MODULE 和 CDynLinkLibrary 的定义。应在 MFC 扩展 DLL 中包含此头文件。

注意

在 pch.h（Visual Studio 2017 及更早版本中为 stdafx.h）中，既不定义也不取消定义任何 _AFX_NO_XXX 宏，这点很重要。这些宏仅用于检查特定目标平台是否支持该功能。可编写程序来检查这些宏（例如 #ifndef _AFX_NO_OLE_SUPPORT），但程序不应定义或取消定义这些宏。

有关处理多线程的函数初始化示例，请参阅“Windows SDK”中的在动态链接库中使用线程本地存储。请注意，示例包含一个名为 LibMain 的入口点函数，但你应将此函数命名为 DllMain，以便它与 MFC 和 C 运行时库一起使用。

另请参阅

在 Visual Studio 中创建 C/C++ DLL
DllMain 入口点
 动态链接库最佳做法