第20章 DLL高级技术（2）

20.3 延迟载入DLL

20.3.1延迟载入的目的

（1）如果应用程序使用了多个DLL，那么它的初始化可能比慢，因为加载程序要将所有必需的DLL映射到进程的地址空间。→利用延迟加载可将载入过程延伸到执行过程时

（2）如果我们的代码调用的操作系统的一个新函数，但程序又试图在老版本的操作系统运行。这时程序会被终止。这时可以有两种解决方法：一种是判断利用GetVersionEx操作系统，在老系统中使用旧函数而不使用新函数。另一种是通过延迟载入，通过SEH来捕获异

20.3.2延迟载入技术

（1）延迟载入是针对隐式链接DLL的

（2）一个导出了字段（如即全局变量）的DLL是无法延迟载入的

（3）Kernel32.dll模块是无法延迟载入的，因为必须载入该模块才能调用LoadLibrary和GetProcAddress。

（4）不应在DllMain入口函数中调用一个延迟载入的函数，这可能导致程序崩溃

20.3.3 使用方法及相关说明

（1）使用方法

　　①常规建立DLL和可执行模块

　　②链接可执行模块时，添加延迟加载开关

　　A.为了延迟加载Dll，还需要在解决方案的该项目“属性”->“配置属性”->“链接器”->“输入”->“延迟加载的Dll”中输入MyDll.dll（注意/DelayLoad:MyDll.dll这个开关不能用#pragma comment(linker, "/DelayLoad:MyDll.dll")来设置。

　　B.增加/Lib:DelayImp.lib开关：这可以用#include <delayimp.h>和#pragma comment(lib, "Delayimp.lib")。这个开关告诉链接器将delayimp中的__delayLoadHelper2函数嵌入到我们的可执行文件中。

　　C.如果需要手动卸载Dll，则需在可选“链接器”→“高级”中指定“卸载延迟加载的DLL”中输入“MyDll.dll”。但要注意两点：一是卸载时只能调用__FUnloadDelayLoadedDll2(PCSTR szDll)函数，而不能调用FreeLibrary。二是该卸载操作是可选的，不是必需的，只有在需要手动卸载Dll时才设置。

（2）/Lib:DelayImp.lib此时链接器将执行下列的事项

　　①将MyDll.dll从.exe的导入段去除，这样操作系统就不会隐式载入该DLL

　　②在.exe中嵌入一个新的延迟载入段(Delay Import Section,称为.didata)表示要从MyDll.dll中导入哪些函数。

　　③对延迟载入函数的调用会跳转到__delayLoadHelper2函数，来完成对延迟载入函数的解析。

（3）其他说明

　　①应用程序对延迟载入函数的调用实际上会调用__delayLoadHelper2函数，该函数会引用那个特殊的延迟载入段，并用LoadLibrary和GetProcAddress得到延迟载入函数的地址，然后修改对该函数的调用，这样以后将直接调用该延迟载入函数。

　　②同一个DLL中的其他函数仍然必须在第一次被调用的时修复，即其他函数第1次调用时仍然会LoadLibrary+GetProcAddess并修复函数地址。

【Export/ImportDelay程序】演示延迟载入Dll

第20章 DLL高级技术（2）

注意图中第1次列出模块中没有20_ExportDelay.dll，而第2次有且执行了其DllMain函数

//Dll源文件

/************************************************************************

Module: ExportDelay.h

************************************************************************/

#pragma  once

#ifdef DELAYLIB_EXPORT

//MYLIB_EXPORT必须在Dll源文件包含该头件前被定义

#define DELAYAPI extern "C" __declspec(dllexport)

//本例中所有的函数和变量都会被导出

#else

#define DELAYAPI extern "C" __declspec(dllimport)

#endif

//定义要导出的函数的原型

DELAYAPI int Func_A(int iVal);

DELAYAPI int Func_B(int iVal1, int iVal2);

DELAYAPI int Func_C(int iVal1, int iVal2,int iVal3);

#include <windows.h>

#include <tchar.h>

#include <locale.h>

//在这个DLL源文件定义要导出的函数和变量

#define DELAYLIB_EXPORT   //这个源文件中须定义这个宏，以告诉编译器函数要

//__declspect(dllexport)，这个宏须在包含MyLib.h

//之前被定义

#include "ExportDelay.h"

BOOL APIENTRY DllMain(HMODULE hDllHandle, DWORD dwReason, LPVOID lpreserved)

{

    static TCHAR pModuleName[MAX_PATH] = {};

    switch (dwReason)

    {

    case DLL_PROCESS_ATTACH:

        _tsetlocale(LC_ALL, _T("chs"));

        GetModuleFileName(hDllHandle, pModuleName, MAX_PATH);

        _tprintf(_T("进程[%u]调用线程[0x%X]加载DLL[0x%08X]:%s\n"),

                 GetCurrentProcessId(),GetCurrentThreadId(),hDllHandle,pModuleName);

        break;

    case DLL_THREAD_ATTACH:

    case DLL_THREAD_DETACH:

        break;

    case DLL_PROCESS_DETACH:

        //GetModuleFileName(hDllHandle, pModuleName, MAX_PATH);

        _tprintf(_T("进程[%u]调用线程[0x%X]卸载DLL[0x%08X]:%s\n"),

                 GetCurrentProcessId(), GetCurrentThreadId(), hDllHandle, pModuleName);

        break;

    }

    return TRUE;

}

int Func_A(int iVal)

{

    return iVal;

}

int Func_B(int iVal1, int iVal2)

{

    return iVal1 + iVal2;

}

int Func_C(int iVal1, int iVal2, int iVal3)

{

    return iVal1 + iVal2 + iVal3;

}

//exe源文件

#include <windows.h>

#include <tchar.h>

#include <strsafe.h>

#include <locale.h>

#include <Psapi.h> //For EnumProcessModules函数

#include "../../Chap20/20_ExportDelay/ExportDelay.h"

//#include <delayimp.h>

//#pragma comment(lib, "Delayimp.lib")  //Vs2013这两行可要可不要了。

#pragma comment(lib,"psapi")

#pragma comment(lib,"../../Debug/20_ExportDelay.lib")

//1、延迟加载是针对Dll的隐式链接的

//2、为了延迟加载Dll，还需要在解决方案的该项目“属性”->“配置属性”->

//“链接器”->“输入”->“延迟加载的Dll”中输入20_ExportDelay.dll

void PrintModules(DWORD dwProcessID){

    HMODULE* phMods = NULL;

    HANDLE hProcess = NULL;

    DWORD dwNeeded = ;

    TCHAR szModName[MAX_PATH] = {};

    hProcess = OpenProcess(PROCESS_QUERY_INFORMATION | PROCESS_VM_READ,

                           FALSE, dwProcessID);

    if (NULL == hProcess){

        _tprintf(_T("不能打开进程[ID:0x%X],错误码：[%u]\n"), dwProcessID,

                 GetLastError());

        return;

    }

    EnumProcessModules(hProcess, NULL, , &dwNeeded);

    phMods = (HMODULE*)malloc(dwNeeded);

    if (EnumProcessModules(hProcess,phMods,dwNeeded,&dwNeeded)){

        for (DWORD i = ; i < (dwNeeded / sizeof(HMODULE));i++){

            ZeroMemory(szModName, MAX_PATH*sizeof(TCHAR));

            if (GetModuleFileNameEx(hProcess,phMods[i],szModName,MAX_PATH)){

                _tprintf(_T("\t(0x%08X)\t%s\n"), phMods[i], szModName);

            }

        }

    }

    free(phMods);

    CloseHandle(hProcess);

}

int _tmain(){

    _tsetlocale(LC_ALL, _T("chs"));

    //显示进程中己加载的模块（此时不含(ExportDelay.dll)

    PrintModules(GetCurrentProcessId());

    _tsystem(_T("PAUSE"));

    int iVal1 = ;

    int iVal2 = ;

    int iVal3 = ;

    _tprintf(_T("Func_A(%d)=%d\n"),iVal1,Func_A(iVal1));

    _tprintf(_T("Func_B(%d,%d)=%d\n"), iVal1,iVal2,Func_B(iVal1,iVal2));

    _tprintf(_T("Func_C(%d,%d,%d)=%d\n"), iVal1,iVal2,iVal3, Func_C(iVal1,iVal2,iVal3));

    PrintModules(GetCurrentProcessId());

    _tsystem(_T("PAUSE"));

    return ;

}

（4）卸载延迟载入的DLL

　　①构建EXE时必须指定一个额外的链接器开关（/Delay:unload）。该开关告诉链接器在文件中嵌入另一个段。这个段包含用来记录己经调用过的函数。__FUnloadDelayLoadedDll2会引用这个段，将该DLL所有的函数地址重置，然后调用FreeLibrary来卸载该DLL。添加这个开关的方法：项目属性→配置属性→链接器→高级→“卸载延迟加载的DLL”中选择“是（/Delay:unload）”。

　　②基于以上原因，只能用__FUnloadDelayLoadedDLL2来卸载，而不能手工调用FreeLibrary。（注意，调用__FUnloadDelayLoadedDLL2时只需传入DLL的名称，而不必包含路径）。

　　③如果不打算卸载一个延迟载入的DLL，就不必指定/Delay:unload链接器开关，这样可减小EXE的大小（因为少了一个段）

20.3.4 延时载入时的异常处理

（1）异常码和异常过滤函数

   //只处理后面的两个异常码，其余异常则将异常向外抛

   LONG WINAPI  DelayLoadDllExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pep) {

   //假定是认识的异常码，则后面会自行处理这些异常

   LONG lDisposition = EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER; 

   //如果是延迟加载错误，则ExceptionInformation[0]指向一个DelayLoadInfo结构体，其中包含了额外的错误信息。

   PDelayLoadInfo pdli =

      PDelayLoadInfo(pep->ExceptionRecord->ExceptionInformation[]);

   // Create a buffer where we construct error messages

   char sz[] = {  };

   switch (pep->ExceptionRecord->ExceptionCode) {

   case VcppException(ERROR_SEVERITY_ERROR, ERROR_MOD_NOT_FOUND):

      // 找不到指定的DLL模块

      StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "Dll not found: %s", pdli->szDll);

      break;

   case VcppException(ERROR_SEVERITY_ERROR, ERROR_PROC_NOT_FOUND):

      // 在DLL模块中找不到指定的函数

      if (pdli->dlp.fImportByName) { //名称导入

         StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "Function %s was not found in %s",pdli->dlp.szProcName, pdli->szDll);

      } else {   //序号导入

         StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "Function ordinal %d was not found in %s",pdli->dlp.dwOrdinal, pdli->szDll);

      }

      break;

   default:

      //其余异常，则向外抛。

      lDisposition = EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;

      break;

   }

   if (lDisposition == EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER) {

      // 如果是我们认识的那两个异常，则弹出错误提示

      chMB(sz);

   }

   return(lDisposition);

}

（2）DelayLoadInfo结构体

字段	描述
DWORD cb	结构体大小
PCImgDelayDescr pidd	原始数据，指向嵌入在模块中的延迟载入段，其中包含了延迟载入DLL和延迟载入函数的列表
FARPROC* ppfn	若函数查找成功，其地址保存在这个成员中
PTCSTR szDll	试图载入的DLL的名字
DelayLoadProc dlp	试图查打的函数的名字（可能通过序号或名称来）。DelayLoadProc是个联合体，用来表示序号或名称。
HMODULE hmodCur	DLL被载入的内存地址
FARPROC pfnCur	想要查找的函数的地址，为__delayLoadHelper2函数内部使用
DWORD dwLastError	错误码，为__delayLoadHelper2函数内部使用
备注：①该结构体由__delayLoadHelper2函数分配和初始化，在函数动态载入DLL并取得被调用函数的地址过程中，它会填写结构中的成员。 ②在我们的SHE过滤器内部，可以获得该结构中体（见上面的代码）

20.3.5 延迟载入的钩子函数

（1）作用：用于接收__delayLoadHelper2的进度通知和错误通知。

（2）使用方法

　　①编写钩子函数:FARPROC WINAPI DliHook(unsigned dliNotify, PDelayLoadInfo pdli) {…};

　　②将钩子函数的地址传给DelayImp.lib库中的两个全局变量（类型为PfnDliHook）。这两个变量被初始化为NULL，即默认__delayLoadHelper2不调用任何钩子函数。为了执行我们的钩子函数，要将钩子函数的地址赋值给这两个变量（分别为__pfnDliNotifyHook2和__pfnDliFailureHook2）。（如PfnDliHook __pfnDliNotifyHook2 = DliHook）;

　　③__delayLoadHelper2实际上用到了两个回调函数，一个用来报告通知，另一个用来报告失败。两个函数原型完全相同。

【DelayLoadApp程序】演示延迟载入DLL、异常处理和钩子函数的使用

第20章 DLL高级技术（2）

//Dll端文件

/************************************************************************

Module: DelayLoadLib.h

Notices:Copyright(c) 2008 Jeffrey Richter & Christophe Nasarre

************************************************************************/

#ifndef DELAYLOADLIBAPI

#define DELAYLOADLIBAPI  extern "C" __declspec(dllimport)

#endif // !DELAYLOADLIBAPI

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

DELAYLOADLIBAPI  int fnLib();

DELAYLOADLIBAPI  int fnLib2();

///////////////////////////////////文件结束////////////////////////////////////

//DelayLoadLib.cpp

/************************************************************************

Module： DelayLoadLib.cpp

Notices：Copyright(c) 2008 Jeffrey Richter & Christophe Nasarre

************************************************************************/

#include <tchar.h>

#define  DELAYLOADLIBAPI extern "C" __declspec(dllexport)

#include  "DelayLoadLib.h"

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int fnLib(){

    return ();

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int fnLib2(){

    return ();

}

//////////////////////////////文件结束/////////////////////////////////////

//exe端文件

/************************************************************************

Module： DelayLoadApp.cpp

Notices：Copyright(c) 2008 Jeffrey Richter & Christophe Nasarre

************************************************************************/

#include "../../CommonFiles/CmnHdr.h"

#include <tchar.h>

#include <strsafe.h>

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include <delayimp.h>  //For error handling & advanced features

#include "../20_DelayLoadLib/DelayLoadLib.h"

#pragma comment(lib,"../../Debug/20_DelayLoadLib.lib")

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

////要延迟延载入的模块名称（20_DelayLoadLib.dll)

TCHAR g_szDelayLoadModuleName[] = TEXT("20_DelayLoadLib");

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//延迟载入异常过滤函数前向声明

LONG WINAPI DelayLoadDllExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pep);

////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//判断指定的DLL模块是否被加载到进载的地址空间

void IsModuleLoaded(PCTSTR pszModuleName){

    HMODULE hmod = NULL;// GetModuleHandle(pszModuleName);

    char sz[];

#ifdef UNICODE

    StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "模块 \"%S\" %s加载.",

                     pszModuleName, (hmod == NULL) ? "未" : "己");

#else

    StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "模块 \"%s\" %s加载.",

                     pszModuleName, (hmod == NULL) ? "未" : "己");

#endif

    //chMB(sz);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

int APIENTRY _tWinMain(HINSTANCE hInstExe, HINSTANCE, PTSTR, int)

{

    //捕获延迟加载时的异常

    __try{

        int x = ;

        //调试模式下，可以通过菜单"调试"->"窗口"->"模块"来查看指定的DLL是否被加载

        IsModuleLoaded(g_szDelayLoadModuleName);

        x = fnLib(); //尝试调用延迟加载函数

        //调试下的模块窗口可查看到DLL是否被加载

        IsModuleLoaded(g_szDelayLoadModuleName);

        x = fnLib2();//尝试调用延迟加载函数

        //卸载延迟加载DLL

        //注意：动态库的名称必须正好匹配 /DelayLoad:(DllName)

        PCSTR pszDll = "20_DelayLoadLib.dll";

        //要以下函数生效，必须在“链接器”->"高级"->"卸载延迟加载的DLL"中选择

        //"/Delay:Unload"

        __FUnloadDelayLoadedDLL2(pszDll);

        //调试下的模块窗口可查看到DLL是否被加载

        IsModuleLoaded(g_szDelayLoadModuleName);

        x = fnLib();

        //调试下的模块窗口可查看到DLL是否被加载

        IsModuleLoaded(g_szDelayLoadModuleName);

    }

    __except (DelayLoadDllExceptionFilter(GetExceptionInformation())){

        //这里什么也不做，线程将正常的运行

    }

    //这里可以做些其他事...

    return ;

}

LONG WINAPI DelayLoadDllExceptionFilter(PEXCEPTION_POINTERS pep){

    //假设异常为己知的

    LONG lDisposition = EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER;

    //如果出现延时加载错误，ExceptionInformation[0]指向一个DelayLoadInfo结构体

    //其中包含出错的信息

    PDelayLoadInfo pdli = (PDelayLoadInfo)pep->ExceptionRecord->ExceptionInformation[];

    //创建一个错误信息的缓冲区

    char sz[] = {  };

    switch (pep->ExceptionRecord->ExceptionCode)

    {

        //#define VcppException(sev,err)  ((sev) | (FACILITY_VISUALCPP<<16) | err)

    case VcppException(ERROR_SEVERITY_ERROR,ERROR_MOD_NOT_FOUND):

        //运行时无法找到Dll模块

        StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "找不到Dll:%s", pdli->szDll);

        break;

    case VcppException(ERROR_SEVERITY_ERROR, ERROR_PROC_NOT_FOUND):

        //找到了Dll模块，但没有包含指定的函数

        if (pdli->dlp.fImportByName){

            StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "Dll(%s)中找不到指定的函数%s", pdli->szDll,

                             pdli->dlp.szProcName);

        } else{

            StringCchPrintfA(sz, _countof(sz), "Dll(%s)中找不到指定序号（%d）的函数", pdli->szDll,

                             pdli->dlp.dwOrdinal);

        }

        break;

    default:

        //不认识的异常

        lDisposition = EXCEPTION_CONTINUE_SEARCH;

        break;

    }

    if (lDisposition == EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER){

        chMB(sz);

    }

    return (lDisposition);

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//DliHook函数处理的框架

FARPROC WINAPI DliHook(unsigned dliNotify, PDelayLoadInfo pdli){

    FARPROC  fp = NULL; //默认的返回值

    //注意：pdli指向到目前为止处理的结果

    switch (dliNotify)

    {

    case dliFailLoadLib: //调用LoadLibrary函数失败

        //这里可以自己再调用LoadLibrary并返回HMODULE

        //假如返回NULL，__delayLoadHelper2会抛出一个ERROR_MOD_NOT_FOUND异常

        fp = (FARPROC)(HMODULE)NULL;

        break;

    case dliNotePreGetProcAddress:

        //会在GetProcAddress函数前被调用

        //返回NULL可以使__delayLoadHelper2调用GetProcAddress或可以

        //自己调用GetProcAddress并返回其地址

        fp = (FARPROC)NULL;

        break;

    case dliFailGetProc:

        //当GetProcAddress调用失败时，被执行

        //这里可以自己调用GetProcAddress并返回地址，如果返回NULL

        //__delayLoadHelper2将抛出ERROR_PROC_NOT_FOUND异常

        fp = (FARPROC)NULL;

        break;

    case dliNoteEndProcessing:

        //一个简单的__delayLoadHelper2处理己完成

        //这里可以检查DelayLoadInfo结构体，如果有需要，也可以抛出一个异常

        break;

    }

    return (fp);

}

//告诉__delayLoadHelper2来调用我们的DliHook函数

PfnDliHook __pfnDliNotifyHook2 = DliHook;

PfnDliHook __pfnDliFailureHook2 = DliHook;

//resource.h

//{{NO_DEPENDENCIES}}

// Microsoft Visual C++ 生成的包含文件。

// 供 20_DelayLoadApp.rc 使用

//

#define IDI_DELAYLOADAPP                      101

// Next default values for new objects

//

#ifdef APSTUDIO_INVOKED

#ifndef APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS

#define _APS_NEXT_RESOURCE_VALUE        102

#define _APS_NEXT_COMMAND_VALUE         40001

#define _APS_NEXT_CONTROL_VALUE         1001

#define _APS_NEXT_SYMED_VALUE           101

#endif

#endif

//20_DelayLoadApp.rc

// Microsoft Visual C++ generated resource script.

//

#include "resource.h"

#define APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

// Generated from the TEXTINCLUDE 2 resource.

//

#include "winres.h"

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#undef APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

// 中文(简体，中国) resources

#if !defined(AFX_RESOURCE_DLL) || defined(AFX_TARG_CHS)

LANGUAGE LANG_CHINESE, SUBLANG_CHINESE_SIMPLIFIED

#ifdef APSTUDIO_INVOKED

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

// TEXTINCLUDE

//

 TEXTINCLUDE

BEGIN

    "resource.h\0"

END

 TEXTINCLUDE

BEGIN

    "#include ""winres.h""\r\n"

    "\0"

END

 TEXTINCLUDE

BEGIN

    "\r\n"

    "\0"

END

#endif    // APSTUDIO_INVOKED

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

// Icon

//

// Icon with lowest ID value placed first to ensure application icon

// remains consistent on all systems.

IDI_DELAYLOADAPP               ICON                    "DelayLoadApp.ico"

#endif    // 中文(简体，中国) resources

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#ifndef APSTUDIO_INVOKED

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//

// Generated from the TEXTINCLUDE 3 resource.

//

/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#endif    // not APSTUDIO_INVOKED

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第20章 DLL高级技术（2）

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