Программирование для Windows NT

Статическая и динамическая компоновка

Прежде чем приступить к изучению особенностей использования библиотек динамической компоновки в операционной системе Microsoft Windows NT, напомним кратко, чем отличаются друг от друга статическая и динамическая компоновка.

При использовании статической компоновки вы готовили исходный текст приложения, затем транслировали его для получения объектного модуля. После этого редактор связей компоновал объектные модули, полученные в результате трансляции исходных текстов и модули из библиотек объектных модулей, в один исполнимый exe-файл. В процессе запуска файл программы загружался полностью в оперативную память и ему передавалось управление.

Таким образом, при использовании статической компоновки редактор связей записывает в файл программы все модули, необходимые для работы. В любой момент времени в оперативной памяти компьютера находится весь код, необходимый для работы запущенной программы.

В среде мультизадачной операционной системы статическая компоновка неэффективна, так как приводит к неэкономному использованию очень дефицитного ресурса - оперативной памяти. Представьте себе, что в системе одновременно работают 5 приложений, и все они вызывают такие функции, как sprintf, memcpy, strcmp и т. д. Если приложения были собраны с использованием статической компоновки, в памяти будут находится одновременно 5 копий функции sprintf, 5 копий функции memcpy, и т. д (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Вызов функций при использовании статической компоновки

Очевидно, использование оперативной памяти было бы намного эффективнее, если бы в памяти находилось только по одной копии функций, а все работающие параллельно программы могли бы их вызывать.

Практически в любой многозадачной операционной системе для любого компьютера используется именно такой способ обращения к функциям, нужным одновременно большому количеству работающих параллельно программ.

При использовании динамической компоновки загрузочный код нескольких (или нескольких десятков) функций объединяется в отдельные файлы, загружаемые в оперативную память в единственном экземпляре. Программы, работающие параллельно, вызывают функции, загруженные в память из файлов библиотек динамической компоновки, а не из файлов программ.

Таким образом, используя механизм динамической компоновки, в загрузочном файле программы можно расположить только те функции, которые являются специфическими для данной программы. Те же функции, которые нужны всем (или многим) программам, работающим параллельно, можно вынести в отдельные файлы - библиотеки динамической компоновки, и хранить в памяти в единственном экземпляре (рис. 3.2). Эти файлы можно загружать в память только при необходимости, например, когда какая-нибудь программа захочет вызвать функцию, код которой расположен в библиотеке.

Рис. 3.2. Вызов функции при использовании динамической компоновки

В операционной системе Windows NT файлы библиотек динамической компоновки имеют расширение имени dll, хотя можно использовать любое другое, например, exe. В первых версиях Windows DLL-библиотеки располагались в файлах с расширением имени exe. Возможно поэтому файлы krnl286.exe, krnl386.exe, gdi.exe и user.exe имели расширение имени exe, а не dll, несмотря на то, что перечисленные выше файлы, составляющие ядро операционной системы Windows версии 3.1, есть ни что иное, как DLL-библиотеки. Наиболее важные компоненты операционной системы Microsoft Windows NT расположены в библиотеках с именами kernel32.dll (ядро операционной системы), user32.dll (функции пользовательского интерфейса), gdi32.dll XE "gdi32.dll" (функции для рисования изображений и текста).

Механизм динамической компоновки был изобретен задолго до появления операционных систем Windows и OS/2 (которая также активно использует механизм динамической компоновки). Например, в мультизадачных многопользовательских операционных системах VS1, VS2, MVS, VM, созданных для компьютеров IBM-370 и аналогичных, код функций, нужных параллельно работающим программам, располагается в отдельных библиотеках и может загружаться при необходимости в специально выделенную общую область памяти.