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. 1).

 

 

Рисунок 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. 2). Эти файлы можно загружать в память только при необходимости, например, когда какая-нибудь программа захочет вызвать функцию, код которой расположен в библиотеке.

 

 

Рисунок 2. Вызов функции при использовании динамической компоновки

 

 

DLL -библиотека является модулем и находится в памяти в единственном экземпляре, содержит сегменты кода и ресурсы, а так же один сегмент данных. Можно сказать, что для DLL-библиотеки создается одна копия (instance), состоящая только из сегмента данных, и один модуль, состоящий из кода и ресурсов.

В операционной системе Microsoft Windows NT каждое приложение работает в рамках отдельного адресного пространства. Поэтому для того чтобы приложение могло вызывать функции из DLL-библиотеки, эта библиотека должна находиться в адресном пространстве приложения. DLL -библиотека, в отличие от приложения, не имеет стека и очереди сообщения. Функции, расположенные в модуле DLL -библиотеки, выполняются в контексте вызвавшей их задачи. При этом они пользуются стеком копии приложения, так как собственного стека в DLL -библиотеке не предусмотрено.