C 运行时库第 2 部分

Question

当我对旧问题有其他问题时，有人建议我创建新问题并参考旧问题。所以，这是原来的问题：What is the C runtime library?

好的，从您的回答中，我现在了解到静态链接库是 Microsoft 对 C 标准函数的实现。现在：

如果我做对了，方案如下：我想使用 printf()，所以我必须包含 <stdio.h>，它只是告诉编译器有一个带有这些参数的函数 printf()。现在，当我编译代码时，因为 printf() 是在 C 标准库中定义的，并且因为 Microsoft 决定将其命名为 C 运行时库，所以它会自动从 libcmt.lib 静态链接（如果在编译器中设置了 libcmt.lib）编译时间。我问，因为在维基百科上，在关于运行时库的文章中，运行时库是在运行时链接的，但是 .lib 文件是在编译时链接的，对吗？

现在，让我感到困惑的是什么。有 .dll 版本的 C 标准库。但我认为要链接 .dll 文件，您必须实际调用 winapi 程序来加载该库。那么，如果没有静态库提供代码告诉 Windows 从 dll 加载所需的函数，这些函数如何动态链接？

关于这个主题的最后一个问题 - C 标准库函数是否也调用 winapi，即使它们不是像更高级的 WinAPI 函数那样的 .dll 文件？我的意思是，最后要访问帧缓冲区并打印一些东西，你必须告诉 Windows 去做，因为操作系统不能让你直接操作硬件。我认为操作系统必须以相同的方式在类似版本中支持所有 C 标准库函数，因为它们是静态链接的，并且可以不同地支持更复杂的 WinAPI 调用，因为新版本的操作系统可以在 .dll 文件中进行调整.

Answer 1

按顺序解决您的问题：

维基百科误导了你。运行时库并不总是在运行时链接，并且在您选择静态链接运行时的情况下也不会链接 (libcmt.lib)。

有一个.dll 版本的运行时库（ 在运行时链接）并且编译器知道如何在.exe 文件中生成适当的指令来告诉加载器加载运行时库.dll 在运行时。

这里有两个 API。一个是 Win32 API，它是 Windows 操作系统本身支持的功能列表。另一个 API 是由 C 编程语言标准定义的 C 运行时 API。一些 C 运行时库函数，例如打开和读取文件，最终会调用 Win32 API 来执行实际的文件 I/O。其他 C 库函数，例如 strlen()，不与操作系统交互，并且完全使用运行时库本身内部的代码实现。

Answer 2

C 运行时中的链接是您的“主”函数的包装器；它会在您的 C 代码运行之前初始化所需的一切。它不包含（m）任何“函数”，它们位于 C 标准库（动态链接）中。

我认为您误解了动态链接：它是由操作系统完成的。因此，您告诉操作系统您的可执行文件需要 DLL a、b、c 和 d。当您执行可执行文件时，操作系统会将可执行文件加载到内存位置，并在可执行文件中读取运行它所需的内容。然后它会抓取这些 DLL 并将它们粘贴到可执行文件的内存区域中，然后它会告诉您的代码 a 加载到 x，b 加载到 y 等，所以您的代码可以调用它的函数。

有时，编译器会在编译时包含（称为静态链接）库：他们这样做，这样操作系统就不必在运行时加载它，因此加载速度更快。

.lib 文件是不带“D”的 DLL 文件，因为它们可以静态链接。也可以动态链接库文件；这会使您的可执行文件更小，但会使您的可执行文件的加载时间变慢。

关于 WinAPI：对 C 库的大多数调用都转换为（部分）对 WinAPI 的调用；但前提是它们必须与操作系统交互（I/O 等）。不同之处在于 C 库在大多数平台上是相同的，因此如果您使用 C 库而不是直接使用 Windows API 会增加可移植性。

更新：

您问如果完全动态链接可执行文件，如何加载 DLL？好吧：你不必！ “加载dll”和“调用加载dll”之间的区别是；当您启动应用程序时，操作系统会完成“加载 dll”。操作系统将在您的可执行文件中搜索特定的“导入表”。这是一个表格，说明它在执行之前真正需要哪些 DLL（即 Windows 上的 kernel32.dll 或 user32.dll）。即使在您的代码运行之前，操作系统也会“调用加载 dll”。

“调用加载 dll”也存在于 kernel32.dll 中，以便调用您的代码：可以在 您的 代码运行时加载/卸载 DLL。如果您有一个庞大的代码库，并且您希望在整个应用程序生命周期（例如，在启动期间）卸载该一次性使用库来释放内存，则可能是这种情况。如果您不再使用该功能，您可以卸载 DLL。但也有可能您需要一些尚未加载的功能来加快加载速度。如果您自己需要该函数，则可以加载该 DLL。这是非常先进的东西，而且大多数时候，操作系统无论如何都会交换掉未使用的 DLL（“删除”内存，字面意思是：它将不常用的内存（如未使用的 DLL）移动到大量的地方存储，就像硬盘一样。如果你需要它，它会自动“交换”回来！）。

所以：您不必太担心在 Windows 上加载/卸载 DLL。如果你有一个好的链接器，并告诉它动态链接库，一切都会很好。

Answer 3

在 Visual C++ 和其他一些编译器中，CRT 会为您链接，除非您明确告诉它不要这样做（有时有助于减小代码大小）。

在编译器选项中，您可以选择是否具有 Debug 或 Release 版本，以及它是静态链接还是动态链接。

静态链接将来自您调用的所有 CRT 函数的所有实际代码直接放入您的 EXE。这对于减少您需要多少外部依赖项很有用——您可以只运行 EXE 而不必担心您是否安装了正确的 xxxx.dll。缺点是您提供的 CRT 函数可能存在问题（安全漏洞、崩溃、竞争条件），您的最终用户解决这些问题的唯一方法是您生成新的 EXE。

动态链接为您从 EXE 调用的 CRT 函数提供了一个引用。当您的 EXE 加载并且您的代码调用引用的函数时，操作系统动态加载器将看到该函数实际上在 MSVCRT[D][version].dll 中并加载该 DLL，查找函数的地址然后修复代码中的引用，使其直接指向 DLL 中的函数，这样下一次，它就像静态链接它一样快。显然，这里有一个初始启动延迟（与静态链接相比），但优点是巨大的：系统 DLL 由 Microsoft 修补，因此您可以获得问题的更新（见上文），加载的 DLL 是共享在内存中，因此如果您引用的 DLL 实际上已被另一个进程使用，则加载它所需的时间更少，因为其他进程已经完成了很多工作。

最后，是的，像 printf() 和 scanf() 这样的 CRT 函数最终会与 Win32 API 对话，但并不总是如您所想的那样。使用 Visual Studio/Windows SDK 或 SysInternals 的“ProcExp”中的“DEPENDS”工具来查看任何特定进程提取了哪些 DLL 以及它们正在使用哪些函数。