工控自動化技術文摘：LabVIEW與外部程序間DLL文件的調用

DLL（動態鏈接庫）文件是Dynamic Link Library的縮寫形式，是一種允許程序共享執行特殊任務所必需的代碼和其他資源的可執行文件。其多數情況下是帶有DLL擴展名的文件，但也可能是EXE或其他擴展名。Windows提供的DLL文件中包含了允許基於Windows的程序在Windows環huan境jing下xia操cao作zuo的de許xu多duo函han數shu和he資zi源yuan。動dong態tai鏈lian接jie提ti供gong了le一yi種zhong方fang法fa，使shi進jin程cheng可ke以yi調tiao用yong不bu屬shu於yu其qi可ke執zhi行xing代dai碼ma的de函han數shu。這zhe些xie函han數shu的de可ke執zhi行xing代dai碼ma位wei於yu一yi個geDLL中，該DLL包含一個或多個已被編譯、鏈接並與使用它們的進程分開存儲的函數。DLL還有助於共享數據和資源，多個應用程序可同時訪問內存中單DLL副本的內容。總之，DLL是shi一yi個ge包bao含han可ke由you多duo個ge程cheng序xu同tong時shi使shi用yong的de代dai碼ma和he數shu據ju的de庫ku。動dong態tai鏈lian接jie是shi相xiang對dui於yu靜jing態tai鏈lian接jie而er言yan的de。所suo謂wei靜jing態tai鏈lian接jie是shi指zhi把ba要yao調tiao用yong的de函han數shu或huo者zhe過guo程cheng鏈lian接jie到dao可ke執zhi行xing文wen件jian中zhong，成cheng為wei可ke執zhi行xing文wen件jian的de一yi部bu分fen。換huan句ju話hua說shuo，函han數shu和he過guo程cheng的de代dai碼ma就jiu在zai程cheng序xu的deexe文(wen)件(jian)中(zhong)，該(gai)文(wen)件(jian)包(bao)含(han)了(le)運(yun)行(xing)時(shi)所(suo)需(xu)的(de)全(quan)部(bu)代(dai)碼(ma)。當(dang)多(duo)個(ge)程(cheng)序(xu)都(dou)調(tiao)用(yong)相(xiang)同(tong)函(han)數(shu)時(shi)，內(nei)存(cun)中(zhong)就(jiu)會(hui)存(cun)在(zai)這(zhe)個(ge)函(han)數(shu)的(de)多(duo)個(ge)拷(kao)貝(bei)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)浪(lang)費(fei)了(le)寶(bao)貴(gui)的(de)內(nei)存(cun)資(zi)源(yuan)。而(er)動(dong)態(tai)鏈(lian)接(jie)所(suo)調(tiao)用(yong)的(de)函(han)數(shu)代(dai)碼(ma)並(bing)沒(mei)有(you)被(bei)拷(kao)貝(bei)到(dao)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)的(de)可(ke)執(zhi)行(xing)文(wen)件(jian)中(zhong)去(qu)，而(er)是(shi)僅(jin)僅(jin)在(zai)其(qi)中(zhong)加(jia)入(ru)了(le)所(suo)調(tiao)用(yong)函(han)數(shu)的(de)描(miao)述(shu)信(xin)息(xi)（往往是一些重定位信息）。僅當應用程序被裝入內存開始運行時，在Windows的管理下，才在應用程序與相應的DLL之間建立鏈接關係。當要執行所調用DLL中的函數時，根據鏈接產生的重定位信息，Windows才轉去執行DLL中相應的函數代碼。

由於向運行於Windows操作係統下的程序提供代碼、數據或函數，程序可根據DLL文件中的指令打開、啟用、查詢、禁用和關閉驅動程序。在Windows操作係統中,DLL對於程序執行是非常重要的, 因為程序在執行的時候, 必須鏈接到DLL文件, 才能夠正確地運行。而有些DLL文件可以被許多程序共用,因此程序設計人員可以利用DLL文件, 使程序不至於太過巨大。但是當安裝的程序越來越多,DLL文件也就會越來越多, 如果當刪除程序的時候, 沒有用的DLL文件沒有被刪除的話, 久而久之就造成係統的負擔了。

通過使用DLL，程cheng序xu可ke以yi實shi現xian模mo塊kuai化hua，由you相xiang對dui獨du立li的de組zu件jian組zu成cheng。因yin為wei模mo塊kuai是shi彼bi此ci獨du立li的de，所suo以yi程cheng序xu的de加jia載zai速su度du更geng快kuai，而er且qie模mo塊kuai隻zhi在zai相xiang應ying的de功gong能neng被bei請qing求qiu時shi才cai加jia載zai。此ci外wai，可ke以yi更geng為wei容rong易yi地di將jiang更geng新xin應ying用yong於yu各ge個ge模mo塊kuai，而er不bu會hui影ying響xiang該gai程cheng序xu的de其qi他ta部bu分fen。例li如ru，可ke能neng有you一yi個ge工gong資zi計ji算suan程cheng序xu，稅shui率lv每mei年nian都dou會hui更geng改gai，當dang這zhe些xie更geng改gai被bei隔ge離li到dao DLL中以後，我們無需重新生成或安裝整個程序就可以應用更新。

總的來說，使用DLL文件有以下好處：1、多個應用程序可以共享代碼和數據。比如Office軟件的各個組成部分有相似的外觀和功能，這就是通過共享動態鏈接庫實現的。2、在鉤子程序過濾係統消息時必須使用動態鏈接庫。3、dongtailianjiekuyiyizhongzirandefangshijiangyigedadeyingyongchengxuhuafenweijigexiaodemokuai，youliyuxiaozuneibuchengyuandefengongyuhezuo，erqiegegemokuaikeyidulishengji。ruguoxiaozuzhongdeyigechengyuankaifaleyizushiyonglicheng，tajiukeyibazhexielichengfangzaiyigedongtailianjiekuzhong，gongqitachengyuanshiyong。4、實現應用程序的國際化，往往需要使用動態鏈接庫。使用動態鏈接庫可以將針對某一國家、語言的信息存放在其中。例如，在使用AppWizardshengchengyingyongchengxushi，womenkeyizhidingziyuanwenjianshiyongdeyuyan，zhejiushitongguotigongbutongdedongtailianjiekushixiande。duiyubutongdebanben，shiyongbutongdedongtailianjieku，changyongdeyixiebianchengruanjianjunkeyibianxieDLL文件。DLL不是獨立運行的程序，而是某個程序的一個部分，它隻能由所屬的程序調用，用戶不能，也不需要打開它。

將節點放置在程序框圖中，雙擊會出現它的配置對話框，共有四頁。第一頁用於填寫被調用函數的信息（圖2）。Library name or path需給出DLL文件名和路徑，操作係統路徑下的DLL文件，直接輸入文件名也可調用，否則必須輸入全路徑。在這裏已經給出名字的DLL是被靜態加載到程序中的，也就是說當調用了這個DLL的VI被裝入內存時，DLL同時被裝入內存。LabVIEW也可動態加載DLL，隻要勾選上Specify path on diagram的選項即可。選擇了這個選項，在 Library name or path中輸入的內容就無效了，取而代之的是CLN 節點多出一對輸入輸出，用於指明所需要使用的DLL的路徑。這樣，當VI被打開時，DLL不會被裝入內存，隻用程序運行到需要使用這個DLL中的函數時，才把其裝入內存。Function name是需要調用的函數的名稱，LabVIEW會把DLL中所有的暴露出來的函數都列出，用戶隻要在下拉框中選取即可。Thread欄用於設定哪個線程裏運行被調用的函數。用戶可以通過 CLN 節點的配置麵板來指定被調用函數運行所在的線程。CLN 的線程選項非常簡單，隻有兩項： Run in UI thread和Run in any thread。LabVIEW的程序框圖上直接可以看出一個 CLN節點是選用

通常情況下，除非使用的動態鏈接庫是多線程安全的，CLN 中選擇Run in any thread方式；否則必須選擇Run in UI thread方式。判斷一個動態鏈接庫是不是多線程安全的，需通過以下方法：如果一個動態鏈接庫的文檔中沒有明確說明它是多線程安全的，那麼就要當作是非多線程安全的；在可以看到動態鏈接庫源代碼的條件下，如果代碼中存在全局變量、靜態變量或者代碼中看不到有lock一類的操作，那麼這個動態鏈接庫也就肯定不是多線程安全的。

選擇了Run in any thread方式，LabVIEW會在最方便的線程內運行動態鏈接庫函數，且一般會與調用它的VI在同一個線程內運行。因為LabVIEW是自動多線程的語言，它也很可能會把動態鏈接庫函數分配給一個單獨的線程運行。如果程序中存在沒有直接或間接先後關係的兩個CLN節點，LabVIEW很hen可ke能neng會hui同tong時shi在zai不bu同tong的de線xian程cheng內nei運yun行xing它ta們men所suo調tiao用yong的de函han數shu，也ye許xu是shi同tong一yi函han數shu。對dui於yu非fei多duo線xian程cheng安an全quan的de動dong態tai鏈lian接jie庫ku，這zhe是shi很hen危wei險xian的de操cao作zuo。很hen容rong易yi引yin起qi數shu據ju混hun亂luan，甚shen至zhi是shi程cheng序xu崩beng潰kui。

讓我們回到配置對話框第一頁，Calling convention用於指明被調用函數的調用約定。這裏隻支持兩種約定：stdcall和C call。它們之間的區別在於，stdcall由被調用者負責清理堆棧，C call由調用者清理堆棧。這個設置錯誤時，可能會引起LabVIEW崩潰，也就是說如果LabVIEW調用DLL函數時出現異常，首先應該考慮這個設置是否正確。（Windows API一般使用的都是stdcall；標準C的庫函數大多使用C call。如果函數聲明中有類似__stdcall這樣的關鍵字，它就是stdcall的。）第二頁是函數參數的配置（圖4）。

DLL和LabVIEW之間傳遞參數，最常用的三種數據類型是數值、數值型數組和字符串。C語言中經常把指針或者數據的地址在函數間傳遞，在32位操作係統中，可以使用int32數值來表示指針。因此，當需要在LabVIEW中傳遞指針數據時，可以使用I32或U32數值類型來表示這個地址類型的數據。但是，64位的程序中，數據的地址隻能使用I64或U64來表示。這樣，如果一個調用了DLL函數的VI，並且函數參數中有地址型數據，使用固定數據類型的數值來表示地址，就要準備兩份代碼。解決方法是使用LabVIEW中的新的數據類型Pointer-sized Integer。這個數據類型的長度在不同的平台上會自動使用32位或64位長度。如果在C語言函數參數聲明中有const關鍵字，可以選中Constant選項。布爾類型在DLL函數和LabVIEW VI之間傳遞沒有專有的數據類型，是利用數值類型來傳遞的。輸入時先把布爾值轉變為數值，在傳遞給DLL函數；輸出時再把數值轉為布爾值。對於數組的傳遞，LabVIEW隻支持C數據類型中的數值型數組，傳遞數組類型需要注意的的是“Array Format”要選擇“Array Data Pointer”。這個設置中還有其他兩個選項，帶有“Handle”的參數類型都是表示LabVIEW定義的特殊類型的。在第三方的DLL中不會使用到數組參數作為輸出值時，要記得為輸出的數組數開辟空間。開辟數據空間的方法有兩種：第(di)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)，創(chuang)建(jian)一(yi)個(ge)長(chang)度(du)滿(man)足(zu)要(yao)求(qiu)的(de)數(shu)組(zu)，作(zuo)為(wei)初(chu)始(shi)值(zhi)傳(chuan)遞(di)給(gei)參(can)數(shu)，輸(shu)出(chu)數(shu)的(de)數(shu)據(ju)就(jiu)會(hui)被(bei)放(fang)置(zhi)在(zai)輸(shu)入(ru)數(shu)組(zu)的(de)所(suo)在(zai)的(de)內(nei)存(cun)空(kong)間(jian)內(nei)。第(di)二(er)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)直(zhi)接(jie)在(zai)參(can)數(shu)配(pei)置(zhi)麵(mian)板(ban)上(shang)進(jin)行(xing)設(she)置(zhi)。在(zai)Minimum size中寫入一個固定的數值，LabVIEW就會按此大小為輸出的數組開辟空間。在 Minimum size 中選擇函數的其它數值參數，而不是固定數值。這樣LabVIEW會按照當時被選擇的參數值的大小來開辟空間。字符串與使用與數組是非常類似的，實際上在C語言中字符串就是一個I8數組。