MinGW gcc 生成动态链接库 dll 的一些问题汇总

网络上关于用 MinGW gcc 生成动态链接库的文章很多。介绍的方法也都略有不同。这次我在一个项目上刚好需要用到，所以就花了点时间将网上介绍的各种方法都实验了一遍。另外，还根据自己的理解试验了些网上没有提到的方法。这里，我就将这两天获得的成果总结一下。

 

首先说一下我的开发环境：

gcc version 4.9.2 (Rev1, Built by MSYS2 project)

Target: i686-w64-mingw32

Thread model: posix

--disable-sjlj-exceptions  --with-dwarf2

另外，为了试验生成的 dll 是否通用。测试代码时还用到了 Visual Stdio 2010。

在试验一种新的功能时，我一般会从最简单的代码开始。

[cpp] view plain copy

1. //dlltest.c  
2. int Double(int x)  
3. {  
4.     return x * 2;  
5. }  

下面的命令行将这个代码编译成 dll。

gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--out-implib,dlltest.lib

其中 -shared 告诉gcc dlltest.c 文件需要编译成动态链接库。-Wl 表示后面的内容是ld 的参数，需要传递给 ld。 --out-implib,dlltest.lib 表示让ld 生成一个名为 dlltest.lib 的导入库。

如果还需要 .def 文件，则上面的命令行可以写为：

gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a

[cpp] view plain copy

1. //main.c  
2. #include <stdio.h>  
3. int Double(int x);  
4. int main(void)  
5. {  
6.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
7.         return 0;  
8. }  

gcc main.c dlltest.lib -o main.exe

 

运行结果为：

Hello :666

说明生成的dlltest.dll是正确的。另外，也可以用dependecy walker 查看相互调用的关系。

实际上，如果我们的dll文件只是被MinGW gcc使用。都不需要生成 dlltest.lib。直接在编译的时候将 dlltest.dll 加进去就行了。

gcc main.c dlltest.dll -o main.exe

如果在程序中动态加载dll。那么代码可以这么写：

[cpp] view plain copy

1. //m2.c  
2. define UNICODE 1  
3.   
4. #include <windows.h>  
5. #include <stdio.h>  
6.   
7. typedef int (*INT_FUNC)(int);  
8. int main(void)  
9. {  
10.     INT_FUNC db;  
11.     HINSTANCE hInstLibrary = LoadLibrary(L"dlltest.dll");  
12.     printf("LoadLibrary\n");  
13.     db = (INT_FUNC)GetProcAddress(hInstLibrary, "Double");  
14.       
15.     printf("Hello :%d\n", db(333));  
16.     FreeLibrary(hInstLibrary);   
17.       
18.     return 0;  
19. }  

编译的时候更不需要dlltest.lib 了，甚至都不需要 dlltest,dll。

gcc m2.c -o m2.exe

运行的结果也是正确的。

那么这个dll 可以被其他c编译器使用吗？利用VC 2010来测试表明，可以生成exe文件。如果是生成Debug模式的exe文件，执行是正常的。但是改为release模式后，每次运行都会报错。

用VS2010 的调试功能，看了看反汇编的结果。看似都是正常的。

[plain] view plain copy

1. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
2. {  
3.     int a;  
4.     a = Double(333);  
5. 01021000  push        14Dh    
6. 01021005  call        _Double (1021024h)    
7.     printf("Hello :%d\n", a);  
8. 0102100A  push        eax    
9. 0102100B  push        offset string "Hello :%d\n" (10220F4h)    
10. 01021010  call        dword ptr [__imp__printf (10220A0h)]    
11. 01021016  add         esp,0Ch    
12.     getchar();  
13. 01021019  call        dword ptr [__imp__getchar (102209Ch)]    
14.     return 0;  
15. 0102101F  xor         eax,eax    
16. }  

单步跟进_Double 函数后是这样的：

[plain] view plain copy

1. _Double:  
2. 01021024  jmp         dword ptr ds:[1020000h]    
3. 0102102A  nop    
4. 0102102B  nop    

Jmp 语句后：

[plain] view plain copy

1. 00905A4D  ???    
2. 00905A4E  ???    
3. 00905A4F  ???    
4. 00905A50  ???    
5. 00905A51  ???    
6. 00905A52  ???    
7. 00905A53  ???    

可是在Debug 模式下：

[plain] view plain copy

1. _Double:  
2. 011B144C  jmp         dword ptr [__imp__Double (11B8340h)]    
3. 011B1452  nop    
4. 011B1453  nop    
5. 011B1454  int         3    
6. 011B1455  int         3    

Jmp 语句后：

[plain] view plain copy

1. 6C101560  push        ebp    
2. 6C101561  mov         ebp,esp    
3. 6C101563  mov         eax,dword ptr [ebp+8]    
4. 6C101566  add         eax,eax    
5. 6C101568  pop         ebp    
6. 6C101569  ret    

而从下图可以看出，dlltest.dll 被加载到 6C100000 是正确的。

没有想明白为什么会这样，看来还需要努力，到目前为止只成功了一小步。不过，如果是动态调用dll，却没有问题。

[plain] view plain copy

1. #include <windows.h>  
2.   
3. typedef int (*INT_FUNC)(int);  
4. int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
5. {  
6.     INT_FUNC db;  
7.     HINSTANCE hInstLibrary = LoadLibrary(L"dlltest.dll");  
8.     printf("LoadLibrary ");  
9.     db = (INT_FUNC)GetProcAddress(hInstLibrary, "Double");  
10.       
11.     printf("Hello :%d\n", db(333));  
12.     FreeLibrary(hInstLibrary);   
13.     getchar();  
14.     return 0;  
15. }  

这个代码用 VC2010 编译执行一点问题都没有。很是奇怪。在网上查找了一番，发现可能是 MinGW gcc 生成的 lib 文件与 VC 生成的lib 文件有些细微的差别，导致在VC环境下，Debug模式下工作正常，而Release 模式工作却不正常。为了验证这个结论，又找了些资料学会了如何从dll文件生成VC下可用的lib文件。

下面的方法参考了这篇博客：

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4f183d960100gqfj.html

生成VC下可用的lib文件需要有 def 文件，前面已经说过 -Wl,--output-def,dlltest.def  就可以生成对应的def 文件。

有了def文件之后，利用VS2010 提供的lib.exe可以生成对应的lib文件。

lib /machine:ix86 /def:dlltest.def

将生成的dlltest.lib 文件拷到VC项目中。编译，运行，一切正常。

我们知道 WinAPI 函数是符合 Pascal 函数调用约定的，也就是所谓的 stdcall。而刚才生成的dll 中的函数是使用的 C语言函数调用约定（__cdecl ）。如果将其改为Pascal 函数调用约定需要修改程序代码。

[plain] view plain copy

1. //dlltest.c  
2. int _stdcall Double(int x)  
3. {  
4.     return x * 2;  
5. }  
6.   
7. //main.c  
8. #include <stdio.h>  
9. int _stdcall Double(int x);  
10. int main(void)  
11. {  
12.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
13.         return 0;  
14. }  

编译命令是不变的。但是需要注意的是，这时生成的dll 文件中的函数名是有变化的。可以参看下图。原来是Double 现在变成了 Double@4，变成了这种类似 C++ 函数的名字了。但是这样并不影响使用。

网上关于生成和使用dll 的文章都会写到，生成dll 是函数声明需添加 __declspec(dllexport)，而使用dll时函数声明要使用__declspec(dllimport)。大家都看到了，我前面的代码中这两个都没有用到。那么这两个声明有什么用呢。下面就做个测试。

首先在生成dll 的代码中增加：

[cpp] view plain copy

1. //dlltest.c  
2. int __declspec(dllexport) _stdcall Double(int x);  
3.   
4. int _stdcall Double(int x)  
5. {  
6.     return x * 2;  
7. }  

 编译命令如下：

gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a

 

M.c 文件不变：

[cpp] view plain copy

1. //m.c  
2. #include <stdio.h>  
3.   
4. int _stdcall Double(int x);  
5.   
6. int main(void)  
7. {  
8.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
9.         return 0;  
10. }  

编译命令如下：

gcc m.c dlltest.a -o m2.exe

编译没有问题，执行也没有问题。

修改一下m.c 。

[cpp] view plain copy

1. //m.c  
2. #include <stdio.h>  
3.   
4. int __declspec(dllimport) _stdcall Double(int x);  
5.   
6. int main(void)  
7. {  
8.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
9.         return 0;  
10. }  

编译命令如下：

Gcc m.c dlltest.a -o m2.exe

 

编译没有问题，执行也没有问题。

再修改一下main.c 。

[cpp] view plain copy

1. //main.c  
2. #include <stdio.h>  
3.   
4. int __declspec(dllexport) _stdcall Double(int x);  
5.   
6. int main(void)  
7. {  
8.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
9.         return 0;  
10. }  

编译命令如下：

Gcc main.c dlltest.a -o m2.exe

 

编译没有问题，执行也没有问题。 这个实验说明__declspec(dllexport)对于函数声明其实是没什么作用的。我也比较过生成的代码的反汇编结果，也是没区别的。并不像有些人所说增加了__declspec(dllexport)之后生成的代码能够更精炼。当然，这也可能是现在编译器的优化能力越来越强的结果。早期编译器跟不上，可能还是有区别的。

 

但是__declspec(dllexport)对于输出变量是有影响的。看下面的测试代码：

[cpp] view plain copy

1. //dlltest.c  
2. int Double(int x);  
3. int xxx = 123;  
4. int Double(int x)  
5. {  
6.     return x * 2;  
7. }  
8.   
9. //m.c  
10. #include <stdio.h>  
11.   
12. int Double(int x);  
13. extern int xxx;  
14. int main(void)  
15. {  
16.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
17.         printf("%d", xxx);  
18.         return 0;  
19. }  

编译：

gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a

lib /machine:ix86 /def:dlltest.def

gcc m.c dlltest.a -o mm.exe

这样是可以编译执行的，说明dlltest.a 中包含了足够的信息。

但是第三句改为：

gcc m.c dlltest.lib -o mm.exe

 

则会有如下的错误，这也说明dlltest.a 和dlltest.lib 确实有些很小的差异。

undefined reference to `xxx'

collect2.exe: error: ld returned 1 exit status

 

VS2010 编译也是类似的错误，无法找到符号 xxx的定义。即使是main.c中增加了如下的声明：extern int __declspec(dllimport) xxx;

结果也是类似的：error LNK2001: 无法解析的外部符号 __imp__xxx

说明dlltest.lib 中就没有 xxx 的相关信息，不可能访问到dlltest.dll 中的xxx。

如果将dll的全局变量声明中增加 __declspec(dllexport) ，结果就不一样了。

[cpp] view plain copy

1. //dlltest.c  
2. int Double(int x);  
3. int  __declspec(dllexport)  xxx = 123;  
4. int Double(int x)  
5. {  
6.     return x * 2;  
7. }  
8.   
9. //m.c  
10. #include <stdio.h>  
11.   
12. int Double(int x);  
13. extern int xxx;  
14. int main(void)  
15. {  
16.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
17.         printf("%d", xxx);  
18.         return 0;  
19. }  

gcc dlltest.c -shared -o dlltest.dll -Wl,--output-def,dlltest.def,--out-implib,dlltest.a

lib /machine:ix86 /def:dlltest.def

gcc m.c dlltest.a -o mm.exe

编译成功， 

gcc m.c dlltest.lib -o mm.exe

还是失败的。

 

在VS2010中编译 m.c，仍然是失败的。报的错误是：

 error LNK2001: 无法解析的外部符号 _xxx

m.c 做一些修改。增加 __declspec(dllimport)

[cpp] view plain copy

1. //m.c  
2. #include <stdio.h>  
3.   
4. int Double(int x);  
5. int __declspec(dllimport) xxx;  
6. int main(void)  
7. {  
8.         printf("Hello :%d\n", Double(333));  
9.         printf("%d", xxx);  
10.         return 0;  
11. }  

VS2010 中编译就可以通过。另外，再多说一句，我试验的结果表明，__declspec(dllimport) 与__declspec(dllexport) 对于编译来说似乎没有任何区别，字面上的区别完全是给程序员自己看的。

至此，MinGW gcc 生成 dll 的常见问题就都解决了。