Windows下DLL查找顺序
作者：Tocy 时间：2014-10-18
一、写作初衷
在Windows下单个DLL可能存在多个不同的版本，若不特别指定DLL的绝对路径或使用其他手段指定，在应用程序加载DLL时可能会查找到错误的版本，进而引出各种莫名其妙的问题。本文主要考虑以下两个方面：
a. 参考MSDN，给出Windows下DLL查找顺序
b. 简单使用ProcessMonitor来验证DLL查找顺序
二、DLL查找顺序
（本部分多数内容是参考MSDN上的Dynamic-Link Library Search Order一文，链接如下http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms682586(v=vs.85).aspx。多数为翻译，有部分内容修改。本文仅关注桌面应用程序的查找顺序，对于Windows Store apps请参考MSDN原文。）
1. DLL查找路径基础
应用程序可以通过以下方式控制一个DLL的加载路径：使用全路径加载、使用DLL重定向、使用manifest文件。如果上述三种方式均未指定，系统查找DLL的顺序将按照本部分描述的顺序进行。
对于以下两种情况的DLL，系统将不会查找，而是直接加载：
a. 对于已经加载到内存中的同名DLL，系统使用已经加载的DLL，并且忽略待加载DLL的路径。（注意对某个进程而言，系统已经加载的DLL一定是唯一的存在于某个目录下。）
b. 如果该DLL存在于某个Windows版本的已知DLL列表（unkown DLL）中，系统使用已知DLL的拷贝（包括已知DLL的依赖项）。已知DLL列表可以从如下注册表项看到：HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\KnownDLLs。
这里有个比较坑的地方，对于有依赖项的DLL（即使使用全路径指定DLL位置），系统查找其所依赖DLL的方法是按照实际的模块名称来的，因此如果加载的DLL不在系统查找顺序目录下，那么动态加载该DLL（LoadLibrary）会返回一个"找不到模块"的错误。
2. 系统标准DLL查找顺序
系统使用的标准DLL查找顺序依赖于是否设置了"安全DLL查找模式"（safe DLL search mode）。"安全DLL查找模式"会将用户当前目录置于查找顺序的后边。
"安全DLL查找模式"默认是启用的，禁用的话，可以将注册表项HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\Session Manager\SafeDllSearchMode设为0。调用SetDllDirectory函数可以禁用"安全DLL查找模式"，并修改DLL查找顺序。
Windows XP下，"安全DLL查找模式"默认是禁用的，需要启用该项的话，在注册表中新建一个SafeDllSearchMode子项，并赋值为1即可。"安全DLL查找模式"从Windows XP SP2开始，默认是启用的。
启用"安全DLL查找模式"时，查找顺序如下：
a. 应用程序所在目录；
b. 系统目录。GetSystemDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows\System32；
c. 16位系统目录。该项只是为了向前兼容的处理，可以不考虑；
d. Windows目录。GetWindowsDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows；
e. 当前目录。GetCurrentDirectory返回的目录；
f. 环境变量PATH中所有目录。
如果"安全DLL查找模式"被禁用，查找顺序如下：
a. 应用程序所在目录；
b. 当前目录。GetCurrentDirectory返回的目录；
c. 系统目录。GetSystemDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows\System32；
d. 16位系统目录。该项只是为了向前兼容的处理，可以不考虑；
e. Windows目录。GetWindowsDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows；
f. 环境变量PATH中所有目录。
3. 修改系统DLL查找顺序
系统使用的标准DLL查找顺序可以通过以下两种方式调整：
3.1 使用LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH标志调用LoadLibraryEx函数；
这种方式调用LoadLibraryEx函数，需要设置lpFileName参数（绝对路径）。与标准查找策略不同的是，使用LOAD_WITH_ALTERED_SEARCH_PATH标志调用LoadLibraryEx函数的DLL查找顺序将"查找应用程序所在目录"修改为lpFileName指定的目录。
3.2 调用SetDllDirectory函数。
注意：SetDllDirectory函数在Windows XP SP1开始支持的。
函数SetDllDirectory在调用参数lpPathName是一个路径时，可支持修改DLL搜索路径。修改之后的搜索顺序如下：
a. 应用程序所在目录；
b. 函数SetDllDirectory参数lpPathName给定的目录；
c. 系统目录。GetSystemDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows\System32；
d. 16位系统目录。该项只是为了向前兼容的处理，可以不考虑；
e. Windows目录。GetWindowsDirectory返回的目录，通常是系统盘\Windows；
f. 环境变量PATH中所有目录。
如果lpPathName参数为空字符串，这样就会把当前目录从DLL搜索路径中去掉。
如果用NULL参数调用SetDllDirectory函数，可以恢复按照系统注册表的"安全DLL查找模式"来查找DLL。
当然win8或者windows server 2012提供更多的可定制方法，这个可以参考MSDN上介绍。比如：SetDefaultDllDirectories、 AddDllDirectory、RemoveDllDirectory。
三、ProcessMonitor使用
ProcessMonitor可以从http://technet.microsoft.com/en-us/sysinternals/bb896645下载。
官网给出的介绍资料如下：
Process Monitor一款系统进程监视软件，总体来说，Process Monitor相当于Filemon+Regmon，其中的Filemon专门用来监视系统 中的任何文件操作过程，而Regmon用来监视注册表的读写操作过程。 有了Process Monitor，使用者就可以对系统中的任何文件和 注册表操作同时进行监视和记录，通过注册表和文件读写的变化， 对于帮助诊断系统故障或是发现恶意软件、病毒或木马来说，非常 有用。
软件下载之后，解压就可以直接运行。Process Monitor默认会启用针对真当前系统的"File System"、"Registry"、"Process"的所有操作的记录，类似wireshark网卡抓包软件，只是抓取的信息不同。如果仅关心某个进程的事件，可以在工具栏或者菜单中选择Filter-Filiter，弹出下图所示对话框：
举个例子，我们只关心进程名为"qwe.exe"的相关操作，可以做如下处理：从第一个下拉列表框中选择ProcessName，将进程名字填入输入框，然后点击"Add"按钮，点击 "OK"（如果已经开始监测，可以直接点Apply按钮）。
其他关于Process Monitor的使用可以参考帮助文档，介绍整体比较详细，这里不做赘述。
四、验证Windows下DLL加载顺序是否正确
那么我们可以考虑在win7下验证下DLL加载顺序，想法很简单，随便写一个系统中不存在的DLL，用LoadLibray动态加载下看看，用Process Monitor记录当前进程的操作记录。
代码如下：
1 #include <windows.h>
2 #include <iostream>
3
4 int main(int argc, char ** argv)
5 {
6 using std::cout;
7 using std::endl;
8
9 // 随便设置一个不存在的dll名
10 HMODULE hMod = LoadLibrary("123.dll");
11
12 if (NULL != hMod)
13 FreeLibrary(hMod);
14
15 cout << "LoadLibrary Test" << endl;
16
17 return 0;
18 }
使用MinGW编译之后，在命令行下运行该程序。Process Monitor输出如下信息（这里仅截取关于123.dll加载的信息）：
可以看到这里搜索的路径跟系统标准DLL搜索路径时一致的。我的环境变量Path从D:\software\Subversion\Apache2\bin开始到D:\software\tortoiseGit\bin结束。
五、总结
本文主要介绍了Windows下DLL查找顺序，理清这个查找顺序基本可以找到LoadLibrary返回NULL，提示"找不到指定模块"的原因。通常可以考虑一下几点：
a. 待加载DLL文件是正确的、完整的吗？ 是否有损坏？ 加载全路径是否正确？
b. 待加载DLL的依赖项是否存在？（Dependency Walker可以查看依赖性）这些依赖项在是否都在系统可以查找到的目录下？
另外，本文简单介绍了使用Process Monitor分析程序运行对文件系统、注册表、进程/线程的操作，工具不错，有待开发。
还有一个问题，需要特别注意的是当前目录，因为很多情况下当前目录会因为SetCurrentDirectory或者OpenFile的操作而改变，某些情况下会对加载DLL造成意外的麻烦。
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