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使用头文件从 DLL 创建导入库

Yiping Cheng
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2011年1月16日

CPOL

8分钟阅读

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本教程将指导您完成从第三方 DLL 创建 lib 的过程

引言

有两种使用 DLL 的方法：隐式（或静态）和显式（或动态）。前者需要导入库（*.lib 文件）。通常，此 .lib 文件会随 DLL 一起提供，但对于某些第三方 DLL，情况可能并非如此。因此，要隐式使用此类 DLL，我们必须创建其 .lib 文件。

如果您在网上搜索此主题，您会找到 Microsoft 的 KB 页面 http://support.microsoft.com/kb/131313/en-us 和一篇之前的 CodeProject 文章 libfromdll.aspx。Microsoft 的页面包含大量有用信息，但缺少样本源来阐明此过程，而后一篇则在很大程度上偏离主题。本文将提供基本原理和详细教程以及一个示例源代码包。所以我希望我的文章会很有用。

主要原理

说实话，生成 lib 没有什么神奇的。我们绝对需要导出函数的名称或序号。此外，我们可能还需要一个包含导出函数的参数描述、返回值类型、调用约定等信息（所谓的“原型”或“签名”）的头文件，以便正确使用它们。前者信息可以直接从 DLL 本身获取，而后者需要由 DLL 的供应商/作者提供。

在我看来，lib 文件本身并不包含完整的签名信息；只有函数的签名可能会影响其名称修饰，这直接反映在 lib 中。如果导出的函数使用了 extern "C" 和 __cdecl ，那么签名将不会影响名称修饰，在这种情况下，我认为可以在没有头文件的情况下创建 lib。但是，如果没有头文件来确保 DLL 的安全使用，lib 将毫无用处。所以，谈论在没有头文件的情况下生成 lib 几乎（如果不是完全）没有意义。

我们将使用 Microsoft Visual C++ (MSVC6) 来制作 lib。回想一下，MSVC 会根据 c/CPP 源文件和 .def（模块定义）文件生成 DLL 和 lib。如果您只使用 __cdecl 调用约定，则 .def 文件不是必需的，但要使用 __stdcall，我发现它不可或缺。所以，大致来说，我们使用以下主要步骤：

  1. 根据 DLL 的信息，使用 DUMPBIN 工具编写 .def 文件。
  2. 编写源代码。
  3. 让 MSVC 构建 DLL 和 lib。这样我们就完成了。

但是等等，我们如何确保生成的 lib 可以用作原始 DLL 的 lib 呢？事实上，上述源代码只是作为原始 DLL 的“平凡包装器”，也就是说，对于原始 DLL 中的每个导出函数，在包装器中都有一个对应的导出函数，它只做一件事，就是跳转到原始函数的入口。因此，平凡包装器与原始 DLL 具有相同的外部行为，因此我们构建的 lib 可以用作原始 DLL 的 lib。

示例 DLL

为了说明我们的过程，我包含了一个示例 DLL，它假装没有 lib（尽管实际上并非如此）。示例 DLL 的源代码包含在 DllSample.zip 中可供下载，但这并不重要，可以忽略。

示例 DLL (DllSample) 导出两个函数

BOOL __cdecl NumberList(int begin, int end);
void __stdcall LetterList(int begin, int end, BOOL capital);

我们特意使用了不同的调用约定和返回类型，以便以尽可能通用的方式来说明我们的方法。调用 NumberList 时，它会显示一个消息框，列出从 begin 到 end 的数字。调用 LetterList 时，它会显示一个消息框，列出（begin+1）和（end+1）之间的字母；BOOL 参数 capital 控制字母是否为大写。

编写 DEF 文件

MSVC 带有一个 DUMPBIN 工具，用于转储 Windows 二进制文件的内容。现在，如果 DllSample.dll 在当前目录中，键入 "dumpbin /exports dllsample.dll"，则导出的函数将显示如下：

ordinal hint RVA      name 
      2	   0 000010A0 LetterList                          
      1      00001000 [NONAME]

这表明 LetterList 既按名称也按序号导出，而 NumberList （此名称未包含在 DLL 二进制文件中，但头文件将包含其信息）仅按序号导出。通过将 DUMPBIN 的输出复制到剪贴板，粘贴到文本文件中，并根据 def 文件的格式进行适当修改，我们可以得到以下 def 文件：

    LIBRARY      "DllSample"

EXPORTS
    NumberList   @1 NONAME
    LetterList   @2

编写源代码

这一主要步骤进一步包含几个步骤。

编写供调用者使用的头文件

在 DLL 调用方包含的头文件应包含导出函数的原型。原始 DLL 的供应商/作者通常会提供一个原始头文件，但它可能以另一种语言编写或在另一种平台上开发，例如 C++ Builder、Delphi 或 VB，因此我们通常需要对其进行编辑，以便在 MSVC 下成功编译。在我们的示例中，头文件 DllSample.h 的核心部分应该是：

extern "C" __declspec(dllimport) BOOL __cdecl NumberList(int begin, int end);
extern "C" __declspec(dllimport) void __stdcall LetterList
			(int begin, int end, BOOL capital);

包含 extern "C" 是为了指示编译器使用 C 风格的名称修饰，以允许用 C 编写的程序使用我们的 lib。包含 __declspec(dllimport) 是可选的，但它有助于稍微提高性能。有关详细讨论，请参阅 Matt Pietrek 的文章 http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc301805.aspx。

将 DllSample.dll 重命名为 __DllSample.dll

MakeLib 项目的目标文件不是 MakeLib.dll 和 MakeLib.lib，而是 DllSample.dll 和 DllSample.lib。为避免名称冲突，原始 DLL，即在 DllSample 项目中生成的 DllSample.dll，将被重命名为 __DllSample.dll。

编写 MakeLib 的数据部分

DllUtil.zip 包含三个项目：DynCall、MakeLib 和 UseLib。DynCall 用于说明 DLL 的动态调用；MakeLib，如我们所说，用于生成包装器 DLL 和 lib；UseLib 用于演示 MakeLib 中生成的 lib 可以与原始 DLL 无法获得的 lib 相同地使用。在我们的工作区中包含项目 DynCall 是因为 DynCall 和 MakeLib 共享大部分源代码，并且 DynCall 本身也很有用。

DynCall 和 MakeLib 的数据部分非常相似，但它们也有重要的区别。在两个源代码中，都有许多指向导入函数的指针，但在 DynCall 中它们必须声明为全局的，而在 MakeLib 中它们必须定义为静态的，因为它们不需要外部链接。大致来说，MakeLib.cpp 与函数指针相关的核心代码片段如下所示：

#define FUNCDEF_NumberList(NumberList) \
BOOL __cdecl NumberList(int begin, int end)

#define FUNCDEF_LetterList(LetterList) \
void __stdcall LetterList(int begin, int end, BOOL capital)

// if the function pointers are to be used in a DLL wrapper setting
// they should be defined in file scope, i.e. static variables
#define STATDEF_IMPORT_FUNC(funcname) \
    typedef FUNCDEF_##funcname(IMP_##funcname); \
    static IMP_##funcname *imp_##funcname;

// Define the imported function pointers as static variables,
// since they need not go public. Please include your specific functions
STATDEF_IMPORT_FUNC(NumberList)
STATDEF_IMPORT_FUNC(LetterList)

这会扩展为以下内容：

typedef BOOL __cdecl IMP_NumberList(int begin, int end);
static IMP_NumberList *imp_NumberList;

typedef void __stdcall IMP_LetterList(int begin, int end, BOOL capital);
static IMP_LetterList *imp_LetterList;

然后很容易看出 imp_xxxx's 是指向导入函数的 static 指针，这些指针将在加载包装器 DLL 时被赋值。

此时，读者可能会想，我为什么使用这么多“奇怪”的宏。如果只有少数几个函数，宏并没有真正用处，但商业 DLL 可能会导出数百个函数，在这种情况下，使用设计精良的宏集可以为我们节省大量打字工作。我对此有直接的经验。

编写 MakeLib 的代码部分

MakeLib 代码的大约一半实现了加载原始 __DllSample.dll、获取导出函数地址并将它们存储在函数指针中进行动态调用的功能。此功能代码与 ImportDllSample.cpp（DynCall 的主源文件）相同，应该很容易阅读。

现在我们来看导出包装函数的实现。如前所述，包装器称为平凡，因为每当调用导出包装函数时，它都会简单地跳转到 __DllSample.dll 中相应原始函数的入口点。但是我们如何实现这一点呢？请参阅以下从 MakeLib.cpp 中摘录的代码片段：

// Defines trivial wrapper of the original function. It contains only one instruction,
// that is, jump to the entry of the original function
#define NAKED_WRAPPER(funcname) \
extern "C" __declspec(naked) FUNCDEF_##funcname(funcname) \
{ \
    __asm jmp imp_##funcname \
}

NAKED_WRAPPER(NumberList)
NAKED_WRAPPER(LetterList)

这再次扩展为以下内容：

extern "C" __declspec(naked) BOOL __cdecl NumberList(int begin, int end)
{
    __asm jmp imp_NumberList
}

extern "C" __declspec(naked) 
	void __stdcall LetterList(int begin, int end, BOOL capital)
{
    __asm jmp imp_LetterList
}

上述代码的关键是 __declspec(naked) 关键字。MSDN 中对其有详细解释。

验证正确性

现在我们启动 UseLib.exe 来测试正确性。现在的调用链是 UseLib ->（新）DllSample.dll ->（原始）DllSample.dll。所以，如果您想检查 DllSample.lib 是否可以像原始 DllSample.dll 的 lib 一样直接使用。您需要将 __DllSample.dll 重命名回 DllSample.dll，然后运行 UseLib.exe。

结论

我们现在可以看到，这样创建的 DllSample.lib 可以完美地用作原始 DllSample.dll 的导入库。总而言之，上述导入库创建过程有两个优点：

  1. MakeLib.cpp 具有非常通用的骨架，并且宏的使用有助于最大限度地减少输入工作量。
  2. 包装器 DLL 有时可用于调查或黑客攻击。包装器函数的实现可以轻松修改为“非平凡”的，以便在跳转到原始函数之前执行一些黑客操作。但是，如果您希望在调用原始函数后进行黑客操作，那么裸机实现可能不再合适。
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