网络安全编程：DLL编程

DLL（Dynamic Link Library，动态连接库）是一个可以被其他应用程序调用的程序模块，其中封装了可以被调用的资源或函数。动态连接库的扩展名一般是DLL，不过有时也可能是其他的扩展名。DLL文件属于可执行文件，它符合Windows系统的PE文件格式，不过它是依附于EXE文件创建的进程来执行的，不能单独运行。一个DLL文件可以被多个进程所装载调用。

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Windows操作系统下有非常多的DLL文件，有的是操作系统的DLL文件，有的是应用程序的DLL文件。使用DLL文件有什么好处呢？DLL是动态连接库，相对应地，有静态连接库。动态连接库是在EXE文件运行时被加载执行的，而静态连接库是OBJ文件进行连接时同时被保存到程序中的。动态连接库可以减少可执行文件的体积，在需要的时候进入内存；将软件划分为多个模块，可以按照模块进行开发，对于发布与升级也非常方便。在某些情况下，必须使用DLL才能完成一些工作内容。

本文通过一个简单的DLL程序来初步了解DLL程序的编写。

1. 编写简单的DLL程序

首先从一个简单的DLL程序开始，并在DLL程序中添加一个导出函数。所谓导出函数，就是DLL提供给外部EXE或其他类型的可执行文件调用的函数。当然，DLL本身也可以自身进行调用。

DLL程序的入口函数不是main()函数，也不是WinMain()函数，而是DllMain()函数，该函数的定义如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. BOOL WINAPI DllMain(  
    2. 
  
  
  
  2.  HINSTANCE hinstDLL, // handle to the DLL module  
    3. 
  
  
  
  3.  DWORD fdwReason, // reason for calling function  
    4. 
  
  
  
  4.  LPVOID lpvReserved // reserved  
    5. 
  
  
  
  5. ); 
    6.

参数说明如下。

hinstDLL：该参数是当前 DLL 模块的句柄，即本动态连接库模块的实例句柄。

fdwReason：该参数表示 DllMain()函数被调用的原因。

该参数的取值有4种，也就是说存在4种调用DllMain()函数的情况，这4个值分别是DLL_PROCESS_ATTACH（当DLL被某进程加载时，DllMain()函数被调用）、DLL_PRO CESS_DETACH（当DLL被某进程卸载时，DllMain()函数被调用）、DLL_THREAD_ATTACH（当进程中有线程被创建时，DllMain()函数被调用）和DLL_THREAD_DETACH（当进程中有线程结束时，DllMain()函数被调用）。

lpvReserved：保留参数，即不被程序员使用的参数。

启动VC6集成开发环境，创建一个DLL工程。创建一个“A simple DLL Project”类型的工程，VC生成代码如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,DWORD ul_reason_for_call,LPVOID lpReserved)  
    2. 
  
  
  
  2. {  
    3. 
  
  
  
  3.   return TRUE;  
    4. 
  
  
  
  4. } 
    5.

在生成的代码中，函数定义处有一个APIENTRY的函数修饰符。该修饰符为一个宏，其定义如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. #define APIENTRY WINAPI 
    2.

由于DllMain()函数不止一次地被调用，根据调用的情况不同，需要执行不同的代码，比如当进程加载该DLL文件时，可能在DLL中要申请一些资源；而在卸载该DLL时，则需要将先前自身所申请的资源进行释放。出于种种原因，在编写DLL程序时，需要把DllMain()函数的结构写成如下形式： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule,DWORD ul_reason_for_call,LPVOID lpReserved)  
    2. 
  
  
  
  2. {  
    3. 
  
  
  
  3.   switch ( ul_reason_for_call )  
    4. 
  
  
  
  4.   {  
    5. 
  
  
  
  5.   case DLL_PROCESS_ATTACH:  
    6. 
  
  
  
  6.     {  
    7. 
  
  
  
  7.       break;  
    8. 
  
  
  
  8.     }  
    9. 
  
  
  
  9.   case DLL_PROCESS_DETACH:  
    10. 
  
  
  
  10.     {  
    11. 
  
  
  
  11.       break;  
    12. 
  
  
  
  12.     }  
    13. 
  
  
  
  13.   case DLL_THREAD_ATTACH:  
    14. 
  
  
  
  14.     {  
    15. 
  
  
  
  15.       break;  
    16. 
  
  
  
  16.     }  
    17. 
  
  
  
  17.   case DLL_THREAD_DETACH:  
    18. 
  
  
  
  18.     {  
    19. 
  
  
  
  19.       break; 
    20. 
  
  
  
  20.     }  
    21. 
  
  
  
  21.   }  
    22. 
  
  
  
  22.   return TRUE;  
    23. 
  
  
  
  23. } 
    24.

这是一个switch/case结构，这样写可以达到根据不同的调用原因执行不同的代码。

2. 给DLL添加一个简单的导出函数

上面的代码只是一个简单的DLL程序的开始，并没有实际的意义。对于DLL文件来说，DllMain()并不是必需的。按照DLL文件的本质作用是为其他的可执行文件提供使用，那么DLL程序中需要编写能够提供其他程序使用的函数，这些公开提供给其他程序使用的函数被称为导出函数。在上面代码的基础上添加一个导出函数，定义如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. extern "C" __declspec(dllexport) VOID MsgBox(char *szMsg); 
    2.

extern "C"表示该函数以 C 方式导出。由于源代码是.CPP 文件，因此，如果按照 C++的方式导出的话，那么在编译后函数名会被名字粉碎，导致在动态调用该函数时就会极为不方便。__declspec(dllexport)的作用是声明一个导出函数，将该函数从本 DLL 中开放提供给其他模块使用。

MsgBox()函数的实现如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. VOID MsgBox(char *szMsg)  
    2. 
  
  
  
  2. {  
    3. 
  
  
  
  3.   char szModuleName[MAX_PATH] = { 0 };  
    4. 
  
  
  
  4.   GetModuleFileName(NULL, szModuleName, MAX_PATH);  
    5. 
  
  
  
  5.   MessageBox(NULL, szMsg, szModuleName, MB_OK);  
    6. 
  
  
  
  6. } 
    7.

该函数在被调用时会在MessageBox窗口的标题栏处显示其所在进程的进程名。

这样，第一个DLL文件的编写就完成了。编译连接该代码，查看编译和连接的输出情况会发现VC共生成了2个文件，分别是“FirstDll.dll”和“FirstDll.lib”，前者是供其他可执行程序使用的DLL文件，其中包含了程序员编写的代码、导出函数，而后者是一个库文件，其中包含一些导出函数的相关信息，供调用DLL文件中导出函数函数的程序员编译时使用。

导出DLL中的函数有两种方法，这是其中的一种。另外一种方式是建立一个.DEF的文件来定义导出哪些函数。函数除了可以通过函数名导出外，还可以通过序号进行导出。建立.DEF文件可以较为方便地管理DLL项目中的导出函数（总比在代码中逐个找__declspec(dllexport)要方便很多）。由于这里的代码比较短小，因此使用了__declspec(dllexport)这种定义方法。

3. 对DLL程序的调用方法一

DLL程序是无法单独运行的，它需要通过编写一个EXE程序（当然也可以在另外的DLL程序中调用）来调用这个DLL文件中的导出函数。在VC集成开发环境中添加一个测试项目，在工作区的“Workspace ‘FirstDll’:1 project(s)”上单击右键，在弹出的菜单中选择“Add New Project to Workspace”，如图1所示。

图1  添加对DLL进行测试的项目

添加一个控制台的项目，然后编写对DLL进行调用的测试代码，具体如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include   
    2. 
  
  
  
  2. #pragma comment (lib, "FirstDll")  
    3. 
  
  
  
  3. extern "C" VOID MsgBox(char *szMsg);  
    4. 
  
  
  
  4. int main(int argc, char* argv[])  
    5. 
  
  
  
  5. {  
    6. 
  
  
  
  6.   MsgBox("Hello First Dll !");  
    7. 
  
  
  
  7.   return 0; 
    8. 
  
  
  
  8. } 
    9.

#pragma comment (lib, "FirstDll")告诉连接器需要在FirstDll.lib文件中找到DLL中导出函数的信息。

对以上代码进行编译连接，VC会产生一个连接错误，如图2所示。

图2  连接出错信息

这个错误是因为连接器找不到“FirstDll.lib”文件。将“FirstDll.lib”复制到测试项目的目录下，然后添加到测试工程中，再次进行编译连接就成功了。运行编写好的测试程序，会弹出一个错误对话框，如图3所示。

图3  运行测试程序时的错误信息

根据错误提示可以看出是缺少要测试的DLL文件，也就是“FirstDll.dll”文件。将其复制到与可执行文件相同的目录下，然后再次运行，程序可以顺利地被执行。

一般在发布DLL文件时，需要将DLL文件、Lib文件和.h文件同时发布，当然有一个说明文档或手册会显得更加专业。

4. 对DLL程序的调用方法二

前一种方法属于静态调用，其方式是通过连接器将DLL函数的导出函数写进可执行文件。现在使用第二种方法来调用DLL中的函数，这种方法相对于前一种方法是动态调用。动态调用不是在连接时完成的，而是在运行时完成的。动态调用不会在可执行文件中写入DLL的相关信息。现在来写一个关于动态调用的测试程序，该程序的创建方法与静态调用的方法相同，这里不再复述。

动态调用DLL函数的代码如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. #include   
    2. 
  
  
  
  2. typedef VOID (*PFUNMSG)(char *);  
    3. 
  
  
  
  3. int main(int argc, char* argv[])  
    4. 
  
  
  
  4. {  
    5. 
  
  
  
  5.   HMODULE hModule = LoadLibrary("FirstDll.dll");  
    6. 
  
  
  
  6.   if ( hModule == NULL )  
    7. 
  
  
  
  7.   {  
    8. 
  
  
  
  8.     MessageBox(NULL, "FirstDll.dll 文件不存在","DLL 文件加载失败", MB_OK);  
    9. 
  
  
  
  9.     return -1;  
    10. 
  
  
  
  10.   }  
    11. 
  
  
  
  11.   PFUNMSG pFunMsg = (PFUNMSG)GetProcAddress(hModule, "MsgBox");  
    12. 
  
  
  
  12.   pFunMsg("Hello First Dll !");  
    13. 
  
  
  
  13.   return 0;  
    14. 
  
  
  
  14. } 
    15.

对代码进行编译连接都正常通过。但是请注意，这个程序中并没有用到#pragma comment()指令，也没有通过lib在程序中留下相关的导入信息。运行编译连接好的程序，程序会给出提示“FirstDll.dll文件不存在”。按照前面的方法，将FirstDll.dll文件复制到与测试程序相同的目录下，运行测试程序，程序执行成功。

DLL的动态加载调用是非常有用的。在第一个测试程序中，如果测试系统的装载器无法找到DLL文件，那么系统会直接报错而退出。而在第二个测试程序中，如果测试程序无法找到DLL文件，则由程序给出一个错误的提示，同时程序其实可以继续往下执行，而不会影响其他代码的运行（当然，由于DLL无法加载可能会损失部分的功能）。明白了动态加载调用和静态加载调用的区别，那么它们的优缺点就很清楚了。静态加载调用使用方便，而动态加载调用灵活性较好。

在有些情况下，必须使用动态加载调用的方法来使用DLL中的导出函数。比如函数OpenThread()，该函数在VC6自带的PSDK中没有提供LIB文件和函数原型定义，没有LIB文件就无法连接成功（在新版的PSDK中有该函数对应的LIB文件）。在这种情况下，只能使用LoadLibrary()和GetProcAddress()这两个函数来动态加载调用OpenThread()函数（其实有很多情况下，在使用DLL文件中的导出函数时是找不到对应的LIB文件的，比如ntdll.dll中的很多函数虽然有导出，但是系统没有提供与其对应的LIB文件）。

现在了解一下LoadLibrary()函数和GetProcAddress()函数的定义。LoadLibrary()函数的定义如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. HMODULE LoadLibrary( LPCTSTR lpFileName);  
    2.

该函数只有一个参数，即要加载的DLL文件的文件名。该函数调用成功，则返回一个模块句柄。

GetProcAddress()函数的定义如下： 

 
 
 
    
  
  
  
  1. FARPROC GetProcAddress( HMODULE hModule, LPCSTR lpProcName);  
    2.

该函数有两个参数，分别如下。

hModule：该参数是模块句柄，通常通过 LoadLibrary()函数或 GetModuleHandle()函数获得；

lpProcName：该参数指定要获得函数地址的函数名称。

该函数调用成功，则返回lpProcName指向的函数名的函数地址。

5. 查看DLL程序导出函数的工具介绍

前面介绍DLL编程时提到了导出函数，这里介绍两款查看DLL程序的导出函数的工具。其中一款是VC自带的工具“Depends”，另一款工具是一个功能更加强大的可以用来查看PE结构和识别加壳信息的工具“PEID”。

首先用“Depends”来查看DLL的导出函数，该工具可以在VC6的安装菜单下找到，具体位置为“开始”→“程序”→“Microsoft Visual Studio 6.0”→“Microsoft Visual Studio 6.0 Tools”→“Depends”。打开该程序，依次单击菜单项“File”→“Open”，在“打开”对话框中找到所写的FirstDll.dll文件，选中并打开（也可以直接进行拖曳），其工作窗口中显示了FirstDll.dll的信息，如图4所示。

图4  Depends显示界面

在图4的右下角区域范围显示的是该DLL文件导出的函数。从图4中可以看出，FirstDll.dll文件只导出一个MsgBox函数。

对于Depends的介绍就这么多，现在来看另外一个工具“PEID”。该工具是用来识别软件“指纹”信息（开发环境、版本、加壳信息等）的。将FirstDll.dll文件拖曳到PEID界面上，PEID会自动解析出该DLL文件的PE结构信息，界面如图5所示。

图5  PEID显示界面

从图5可以看出，PEID最下方的只读编辑框中显示了FirstDll.dll文件是由VC6开发的，并且版本是Debug版本。单击“子系统”右边的“大于号”按钮，会显示PE结构的详细信息，如图6所示。

图6  PE结构详情

在图6中的PE结构详细信息的下半部分有个“目录信息”，其中的第一个目录信息就是导出表信息，单击“导出表”最右侧的“大于号”按钮，出现“导出查看器”界面，如图7所示。

图7  导出查看器

从图7中可以看出，FirstDll.dll文件只有一个导出函数MsgBox()，只存在一个导出项。导出函数的信息与Depends相同。 

当前文章：网络安全编程：DLL编程
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