3.2 Объектные библиотеки

Крупные программы часто состоят из сотен и тысяч отдельных модулей. Кроме того, существуют различные пакеты подпрограмм, также состоящие из большого количества модулей. Один из таких пакетов используется практически в любой программе на языке высокого уровня – это так называемая стандартная библиотека. Для решения проблем, возникающих при поддержании порядка в наборах из большого количества объектных модулей, еще на заре вычислительной техники были придуманы библиотеки объектных модулей.

Библиотека, как правило, представляет собой последовательный файл, состоящий из заголовка, за которым последовательно располагаются объектные модули. В заголовке содержится следующая информация.

• Список всех объектных модулей, со смещением каждого модуля от начала библиотеки. Смещение нужно для того, чтобы можно легко было найти требуемый модуль.

• Список всех глобальных символов, определенных в каждом из модулей, с указанием, в каком именно модуле он определен.

Встретив ссылку на глобальный символ, компоновщик ищет определение этого символа во всех модулях, которые ему были заданы. Если там такого символа нет, то линкер ищет этот символ в заголовке библиотеки. Если его нет и там, компоновщик сообщает: “Не определен символ SYMBOL”, - и завершает работу. Некоторые редакторы связей, правда, могут продолжить работу и даже собрать загружаемый модуль, но, как правило, таким модулем пользоваться нельзя, так как в нем содержится ссылка на некорректный адрес. Если же определение символа в библиотеке есть, компоновщик “вытаскивает” соответствующий модуль и дальше работает так, будто этот модуль был задан ему наравне с остальными объектными файлами. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут разрешены все глобальные ссылки, в том числе и те, которые возникли в библиотечных модулях, или пока не будет обнаружен неопределенный символ. Благодаря такому алгоритму в программу включаются только те модули из библиотеки, которые нужны.

3.3 Сборка в момент загрузки

Объектные модули и библиотеки содержат достаточно информации, чтобы собирать программу не только заранее, но и непосредственно в момент загрузки. Этот способ, безусловно, требует больших затрат процессорного времени, чем загрузка заранее собранного кода, но дает и некоторые преимущества.

Главное преимущество состоит в том, что, если мы загружаем несколько программ, использующих одну и ту же библиотеку, мы можем настроить их на работу с одной копией кода библиотеки, таким образом, сэкономив память. Разделение кода привлекательно и с функциональной точки зрения, поэтому сборка в момент загрузки находит широкое применение в самых разнообразных ситуациях.

Примером такой сборки является широко используемая в Windowsвсех версий иOS/2 технологияDLL(на самом делеDLLобеспечивают сборку не только в момент загрузки, но и после нее – возможность подключить дополнительный модуль к уже загруженной программе), которая будет более подробно обсуждаться далее. В качестве других примеров можно привестиNovellNetware,OS– 9,VxWorksм т. д.

Некоторые системы команд поддерживают динамически пересобираемые программы, у которых вся настройка модуля вынесена в отдельную таблицу. В этом случае модуль может быть подключен одновременно к нескольким программам, можно использовать одновременно разные копии сегмента данных, и каждая используемая копия модуля при этом даже не будет подозревать о существовании других.

Сборка при загрузке замедляет процесс загрузки программы, но упрощает, с одной стороны, разделение кода, а с другой стороны – разработку программ. Действительно, из классического цикла внесения изменения в программу: редактирование текста – перекомпиляция – пересборка – перезагрузка (программы, не обязательно всей системы) выпадает целая фаза. В случае большой программы это может быть длительная фаза.

В большинстве современных ОС, в действительности, сборка в момент загрузки происходит не из объектных модулей, а из предварительно собранных разделяемых библиотек. Такие библиотеки отличаются от обсуждавшихся ранее, во – первых, тем, что из них невозможно извлечь отдельный модуль: все межмодульные ссылки внутри такой библиотеки разрешены и ее необходимо всегда загружать как целое; и, во – вторых, тем, что список символов, экспортируемых такой библиотекой, не является объединением списков экспорта составляющих ее объектных модулей. При сборке такой библиотеки необходимо указать, какие из символов будут экспортироваться.