Windows API 是如何工作的？答案

【问题标题】：How does Windows API work?Windows API 是如何工作的？
【发布时间】：2015-06-01 12:27:01
【问题描述】：

似乎我们可以通过包含所需的头文件来免费使用 Windows API。但是，鉴于头文件没有函数定义而是声明，我无法让自己理解这是怎么可能的，这应该被认为是一个错误，因为它缺少实现细节。编译器如何定位实现细节并将其映射到内存中？

【问题讨论】：

Windows 内置了所有功能，并为其提供了 API。包含连接到该功能的库。标头只是为这些函数提供定义。该实现由 Windows 通过 DLL 提供。找到解释这些基础知识的教程或书籍可能是个好主意。
@KenWhite 您的意思是说 DLL 会被自动考虑在内，以便在链接过程中，编译器得到它所需要的一切？为了使它有意义，头文件必须确保编译器知道需要什么 DLL。它是怎么做的？
不，我的意思是头文件提供了声明，而导入库的包含提供了与内置 DLL 功能的链接。同样，寻找教程可能是个好主意。使用 DLL 和导入库是使用 Windows API 的基本信息，它在很多地方都可用。

标签： c winapi

【解决方案1】：

Windows API 在您安装 Windows 时安装的 DLL 中实现。这些 DLL 位于 System 目录中，具有 User32.dll、Kernel32.dll 等名称。

正如您正确指出的，编译器随附的 Windows API 头文件仅包含声明。当您的 C 程序调用其中一个函数（或任何其他在头文件中标识但未与您的项目实际编译的函数）时，编译器会在生成的目标文件中放置一条记录，实际上是“我需要调用一个名为 GetWindowRect 的函数（或任何你调用的函数的名称）。"

链接器是真正解析名字的东西。如果您查看链接器选项，您会发现它正在链接一些库，如 User32.lib、Kernel32.lib 等。这些库包含的编译函数只不过是存根——导致加载相应 DLL 的代码，然后调用DLL中的函数。

它比这更复杂一些，但这是一般的想法。总结：

您包含 Windows API 头文件。
您的代码调用了在这些头文件中声明的一个或多个 Windows API 函数。
编译器会记下链接器以解析这些 API 函数调用。
链接器通过在链接器命令行上指定的库中查找存根函数来解析调用。
在运行时，调用其中一个函数会导致加载相应的 DLL，然后将控制权转移到 DLL 中的函数。

【讨论】：

我对您的回答还有一个问题。您说 .lib 中的编译代码会导致加载 DLL。但是，我不知道为什么需要 DLL。理论上，我认为这些库足以提供实现细节，不是吗？是否有任何理由将二进制代码包装两次？
@user3647351：Windows API 函数的实现细节包含在 DLL 中。 .lib 文件中的函数在您的编译代码和位于 DLL 中的编译代码之间提供了桥梁。
使用了 DLL，因此实现可以重复用于多个进程，并且更新只能安装一次。 @导入的 .lib 文件中没有函数。它们包含对实际 DLL 函数的引用。链接器将这些引用放入最终可执行文件的 IMPORTS 表中。当可执行文件在运行时加载到内存中时，OS Loader 使用实际 DLL 函数的地址修补 IMPORTS 表。当您的代码调用静态链接的 Win32 API 函数时，它会直接跳转到 DLL 函数中。
阅读An In-Depth Look into the Win32 Portable Executable File Format, Part 1和Part 2
注意有两种.lib文件；这种桥接您的应用程序和 DLL，以及包含实际代码的静态库。许多库（包括 C 运行时库）都带有这两种类型，您可以选择使用哪一种。 Windows API 不提供静态库，因为使用静态库意味着您不仅需要为每个新版本的 Windows 重新构建应用程序，而且每次 Microsoft 发布 Windows 更新时都需要重新构建应用程序。

【解决方案2】：

它的工作方式与任何其他库相同，例如 C stdlib - 您的程序只需要“知道”函数的原型（以及底层符号名称）。编译后进行链接 - 即丢失的符号（函数定义）与正确的库“链接”。

【讨论】：

但是，当使用 Windows API 时，我们从未显式编译在头文件中备份函数声明所需的源文件。我的意思是，即使我们没有所需的适当源文件，链接怎么会发挥作用？
取决于您使用的链接器，如果您不需要添加任何特殊参数并且“它可以正常工作”，那么链接器会自动为您链接到某些 .lib 文件。