新书推荐：1.2 动态链接库与API

本节必须掌握的知识点：

kernel32.dll

user32.dll

gdi32.dll

■动态链接库

最早的软件开发过程，所有的功能实现都是有程序员独立完成的。在这个过程中，我们很快就会发现，有很多常用的功能模块是可以重复利用的，我们将其封装为功能函数。我们将这些功能函数独立编译成统一格式的OBJ目标文件，并存放于一个LIB库文件中。源程序中可以调用这些第三方功能函数，当编译器编译时，暂时将这些第三方功能函数的地址空下，待链接器链接时，在LIB库中查找对应的OBJ功能模块，并将其添加到源代码中，填写空下的函数地址。这就是我们所谓的静态链接库了。

在Windows操作系统中，采用的是另外一种形式的链接库，我们将特定功能的第三方功能函数封装到一个dll形式的库中，我们将其称为动态链接库。动态链接库dll文件通常保存在“C:\Windows\System32”系统目录下。源程序中同样直接调用第三方功能函数（需要头文件声明函数原型）。编译器编译链接时，会将第三方功能函数所在的dll动态链接库名称、函数名称、函数序号以及函数相对地址记录到一个PE文件（Windows指定的exe二进制格式文件）的节区。待编译后的EXE文件由操作系统加载到低2GB空间时，加载dll动态链接库（除了系统链接库之外，也可以是自定义的dll动态链接库）。此时，应用程序和dll动态链接库同处于一个4GB虚拟空间内，然后根据所引用的函数名或序号在动态链接库内查找该函数真实的地址，替换函数地址表内的相对地址，这样形成一个完整的程序就可以正常运行了。

为何要采用动态链接库这种形式呢？随着应用程序的功能越来越多，所引用的库函数也变得越来越多，如果继续采用静态链接库的形式，无疑会大大增加程序的体积，基于有限的存储空间和程序加载效率的考虑，设计动态链接库的形式可以很好地解决上述问题。动态链接库的缺点是对操作系统环境的依赖。

■API函数

对于程序员来说，Windows操作系统的功能完全由API（Application Programming Interface首字母的缩写，意思为程序之间的接口）来定义。API涵盖了应用程序所能调用的全部操作系统函数，以及相关的数据类型和结构。在Windows中，API还隐含了一种特殊的程序结构，我们将在后续章节中详细探讨这种程序结构。

早期的Windows 1.0版本只能支持不到450个函数，而今天则支持数千个API函数。

我们把windows 1.0到3.1版本称为win16，win95及98之后的所有NT版本称为win32。从win16到win32转化过程中大部分函数保持不变，但也有一些需要扩展，比如图形坐标点数值从win16的16位扩展为32位。此外，win16中有些函数调用返回的二维坐标点被压缩到一个32位的整数里，这在win32中就行不通了。为解决这些问题，win32增加了一些新的函数。

所有32位版本的windows既支持win16 API以保证和原先的程序兼容，也支持win32 API以运行新的应用程序。有意思的是，windows NT与win95和win98的工作方式不同。在WINDOWS NT中，win16的函数调用通过一个翻译层先被转换成win32的函数调用，然后再由操作系统来处理。而在windows95和windows 98中正好相反，win32的函数调用通过一个翻译层先被转换成win16的函数调用，然后再由操作系统来处理。

接下来，我们逐一介绍三个Windows应用程序必备的dll动态链接库。

1.2.1 kernel32.dll

kernel32.dll是一个Windows操作系统核心动态链接库文件。库中包含了九百多个API函数，这些API函数主要负责内存管理、进程和线程管理、调试、错误处理和时间处理等功能。

■内存管理：kernel32.dll包含了管理内存的API函数。例如：

●GlobalAlloc和LocalAlloc函数用于从堆中分配内存。

●GlobalFree和LocalFree函数用于释放之前分配的内存。

●VirtualAlloc和VirtualFree函数用于分配和释放大块的进程虚拟地址空间（4GB）中的内存。

●HeapAlloc和HeapFree函数用于管理堆中的内存。

●HeapCreate函数创建私有堆。

类似的虚拟空间和堆栈的操作函数还有很多，不再一一列举。

■进程和线程管理：Windows操作系统作为多任务系统，需要创建、管理、维护和切换多个任务。Windows操作系统是进程强相关的操作系统，进程与进程之间可以进行读写操作。Windows操作系统中的进程可以包含一个或多个线程，进程是一些资源的集合，进程内的所有线程可以共享这些资源。在多任务系统中，任务切换其实就是线程切换。可以是同一进程中的线程切换，也可以是不同进程间的线程切换。kernel32.dll包含的常用的进程和线程函数有：

●CreateProcess函数创建进程。

●CreateThread函数创建线程。

●CloseHandle函数减少一个内核对象计数。

●WaitForSingleObject函数检测内核对象信号状态。

●CreateEvent函数创建事件内核对象。

●TerminateProcess函数结束进程。

●TerminateThread函数结束线程。

■调试函数：kernel32.dll还包含了一些和调试相关的函数，包括进程间的远程读写。例如：

●DebugActiveProcess函数使调试程序能够附加到活动进程并对其进行调试。

●GetThreadContext函数可以检索指定线程的上下文。

●ReadProcessMemory函数从指定进程中的内存区域读取数据。

●WriteProcessMemory函数将数据写入到指定进程中的内存区域。

■错误处理：在程序开发中，难免会出现一些错误和异常，检测和处理这些错误和异常需要使用kernel32.dll中的函数。例如：

●SetUnhandledExceptionFilter函数安装一个顶层的全局异常处理程序。

●GetExceptionCode函数用于获取异常的类型。

●GetExceptionInformation函数用于获取异常的信息。

●RaiseException函数在调用线程中引发异常。

●GetLastError函数检索最后错误代码。

●若要访问消息字符串，需要使用 FormatMessage 函数。

■时间处理：Windows操作系统提供了各种各样的时间处理函数，这些函数无疑都是在动态链接库kernel32.dll中的。例如：

●系统时间函数GetSystemTime检索 UTC 格式的当前系统日期和时间。

●SetSystemTime函数设置当前系统时间和日期。

●本地时间函数GetLocalTime检索当前本地日期和时间。

●用于处理文件时间的函数GetFileTime检索指定文件或目录的创建、上次访问和上次修改的日期和时间。

●FileTimeToLocalFileTime函数将 UTC 文件时间转换为本地文件时间。●FileTimeToSystemTime函数将文件时间转换为系统时间格式。

1.2.2 user32.dll

user32.dll主要负责处理用户图形界面，是Windows用户界面相关应用程序接口。user32.dll中常用的API函数如下：

■窗口操作：

●CreateWindowEx函数用指定方式创建一个窗口。

●CreateMDIWindow函数创建一个多文档界面窗口。

●DestroyWindow函数销毁指定的窗口。

●FindWindow函数从类名或窗口名中返回一个相匹配的顶层窗口的句柄。

●GetWindow函数返回指定窗口的句柄。

●RegisterClass函数为以后调用CreatWindow函数注册一个窗口类。

■菜单操作：

●CreateMenu函数创建一个菜单，然后用AppendMenu函数填充菜单项。

●DestroyMenu 函数销毁指定的菜单。

●GetMenuItemInfo函数返回有关菜单项的信息。

●AppendMenu函数在给定菜单的尾不增加新项。

■对话框操作：

●CreateDialotParam函数从对话框模板资源中创建一个无模式对话框。

●DialogBoxParam 函数从对话框模板资源中创建一个模式对话框。

●MessageBox函数创建、显示并操作一个消息框。

■GUI对象操作：

●CreateCursor函数用指定大小、位模式、热点创建一个光标。

●CreateIcon 函数用指定大小、颜色和位模式创建一个图标。

●CopyRect函数拷贝一个矩形坐标。

●GetScrollInfo函数返回滚动条的参数，包括最小/最大滚动位置，页大小及拇指框的位置。

●LoadImage函数装入一个图标、光标或位图。

●SetScrollRange函数设置滚动条最大或最小位置值。

提示

【注】Windows对象可以分为GUI对象、GDI对象和内核对象三类。

GUI对象包括窗口、客户窗口、滚动条、菜单、标题栏等用户图形界面中的对象。

GDI对象包括画笔、画刷、字体、位图、路径、调色板等绘图工具。

内核对象包括进程、线程、事件、信号量、互斥量等内核中创建的对象。

■消息操作：

●GetMessage函数从指定线程的消息队列中检取一条消息。

●PeekMessage函数检查应用程序的消息队列。

●PostMessage函数在指定的窗口消息队列中放置一条消息。

●SendMessage函数把一消息发送给指定的多个窗口。

●TranslateMessage函数把虚键消息翻译为字符消息。

●DispatchMessage函数传送一个消息给指定的窗口过程。

1.2.3 gdi32.dll

gdi32.dll动态链接库用于图形设备接口（GDI）功能的实现。GDI是一个图形接口，负责处理Windows系统中的图形和字体操作，如绘制图形、显示文本、打印等操作。GDI函数有一个非常明显的特征是函数的第一个参数一定是设备环境上下文句柄（跟踪设备上下文地址的指针）。gdi32.dl中常用的API函数如下：

■GDI对象操作：

●CreateBitmap 函数创建具有指定宽度、高度和颜色格式的位图， (颜色平面和每像素位) 。

●CreateBrushIndirect 函数创建具有指定样式、颜色和图案的逻辑画笔。

●CreatePen 函数创建具有指定样式、宽度和颜色的逻辑笔。笔随后可以选择到设备上下文中，并用于绘制线条和曲线。

●CreateSolidBrush 函数创建具有指定纯色的逻辑画笔。

●CreateCompatibleDC 函数创建与指定设备兼容的内存设备上下文 (DC) 。

●CreateDIBitmap 函数从 DIB 创建兼容位图 (DDB) ，并选择性地设置位图位。

●CreateFont 函数创建具有指定特征的逻辑字体。随后可以选择逻辑字体作为任何设备的字体。

●CreatePalette 函数创建逻辑调色板。

●GetDC 函数检索设备上下文的句柄， (指定窗口的工作区或整个屏幕的 DC) 。

●getObject 函数 (wingdi.h) 检索指定图形对象的信息。

■绘图函数：