Обратная связь

35. Динамически подключаемые библиотеки

Понятие динамически подключаемых библиотек.

Библиотека DLL представляет собой коллекцию подпрограмм, которые могут быть вызваны на выполнение приложениями или подпрограммами из других библиотек. Подобно модулям, библиотеки DLL содержат разделяемый (sharable) код или ресурсы. Однако, в отличие от модулей, библиотеки содержат отдельно откомпилированный исполняемый код, который подключается к приложению динамически на этапе его выполнения, а не компиляции.

Для того чтобы библиотеки можно было отличить от самостоятельно выполняемых приложений, они имеют расширение .dll. Программы, написанные на Object Pascal, могут использовать библиотеки, написанные на других языках. С другой стороны, приложения Windows могут использовать библиотеки, написанные на Object Pascal.

Библиотеки могут содержать два вида подпрограмм: экспортируемые и внутренние. Экспортируемые подпрограммы могут вызываться процессом, подключающим библиотеку, а внутренние могут быть вызваны только внутри библиотеки.

Библиотека загружается в адресное пространство процесса, который ее вызвал. Подпрограммы библиотеки также используют стековое пространство процесса и его динамическую память.

Преимущества использования динамических библиотек (по сравнению со статическим подключением подпрограмм на этапе сборки приложения) следующие:

1 Процессы, которые загрузили библиотеку по одному и тому же базовому адресу, пользуются одной копией их кода, но имеют свои собственные копии данных. Благодаря этому снижаются требования к объему памяти и снижается своппинг.

2 Модификация подпрограмм библиотек не требует повторной компиляции приложений до тех пор, пока остается неизменным формат их вызова.

3 Библиотеки обеспечивают также послепродажную поддержку (after-market support). Например, дисплейный драйвер, предоставляемый библиотекой, может быть обновлен для того, чтобы поддерживать дисплей, который не существовал в момент продажи приложения.

4 Программы, написанные на разных языках программирования, могут использовать одну и ту же библиотечную функцию, если они следуют соглашению по вызову, предусмотренному функцией.

Интерфейс прикладных программ (Microsoft Win32 application programming interface – API) реализован как набор DLL–библиотек.

Недостатком использования библиотек является то обстоятельство, что приложение не является самодостаточным и зависит от наличия отдельного файла(ов) библиотеки. В случае отсутствия статически загружаемой библиотеки система прерывает приложение и выводит сообщение об ошибке. В случае отсутствия динамически загружаемой библиотеки приложение не прерывается, но функции библиотеки являются, разумеется, недоступными для приложения.

Вызов подпрограмм из библиотек DLL.

Прежде чем программа сможет вызвать из библиотеки подпрограмму, ее необходимо импортировать. Сделать это можно двумя путями: объявить подпрограмму с директивой external или использовать прямой вызов с помощью Windows API. При этом в любом случае подпрограмма подключается к приложению только на этапе выполнения приложения. Из этого также следует, что на этапе компиляции нет проверки корректности вызова подпрограммы.

Необходимо отметить, что Object Pascal не поддерживает импорт переменных из DLL.

Статическая загрузка подпрограмм.

Простейший способ импорта подпрограммы из библиотеки состоит в объявлении ее с помощью директивы external, например

procedure DoSomething; external 'MyLib.dll';

function MessageBox(HWnd: Integer; Text, Caption: PChar; Flags: Integer):
Integer; stdcall; external 'user32.dll' name 'MessageBoxA';

// MessageBoxA – 'настоящее' имя функции в библиотеке

Если включить эти объявления в программу, библиотеки MyLib.dll и user32.dll будет загружена в память при запуске программы на выполнение. В течение всего времени выполнения программы идентификатор DoSomething или MessageBox будет ссылаться на одну и ту же точку входа в той же библиотеке.

Объявления импортируемых подпрограмм можно поместить непосредственно в программу или модуль, которые их используют. Вместе с тем использование библиотечных подпрограмм можно упростить, если собрать их объявления в отдельном модуле, который бы содержал также описания, необходимые для использования подпрограмм из библиотек. Примером может служить модуль Windows, предоставляющий доступ к функциям Windows API. Другие модули теперь будут просто подключать модуль импорта и вызывать необходимые подпрограммы обычным путем.

Пример использования статической библиотеки (полный текст см. в проекте UseDll):

Unit Unit1;

interface

uses Windows, …;

type

TForm1 = class(TForm)

…

end;

{Импортируемыефункции}

Function Max(a,b:integer):integer; external 'MyDll.dll';

Function Min(a,b:integer):integer; external 'MyDll.dll';

…

var

Form1: TForm1;

implementation

…

end.

Динамическая загрузка библиотек.

Приложение может самостоятельно загружать и выгружать библиотеки и получать доступ к их подпрограммам с использованием функции GetProcAddress. Для целей загрузки и выгрузки библиотек предназначены подпрограммы LoadLibrary и FreeLibrary. Пример их использования (полный пример см. в проекте UseDll_2):

Unit Unit1;

interface

uses Windows, …;

const DllName = 'MyDll.dll'; //можно указать 'MyDll'

type

TForm1 = class(TForm)

…

Procedure FormCreate ( Sender : TObject);

Procedure FormClose ( Sender: TObject; var Action: TCloseAction);

public

MyHandle : integer; {для получения результата выполнения функции

LoadLibrary}

end;

{Тип TFunction необходим для того, чтобы воспользоваться функцией

GetProcAddress для получения адреса необходимой функции из библиотеки}

TFunction = Function (a,b:integer) : integer;

var

Form1: TForm1;

FMax,FMin : TFunction;

implementation

{$R *.DFM}

Procedure TForm1.FormCreate ( Sender : TObject );

Begin

…

MyHandle := LoadLibrary ( DllName );

if MyHandle = 0 then

begin

ShowMessage('Ошибка при загрузке библиотеки ' + DllName);

Application.Terminate;

end;

@FMax := GetProcAddress(MyHandle,'Max');

@FMin := GetProcAddress(MyHandle,'Min');

if (@FMax=nil) or (@FMin=nil) then

begin

ShowMessage('Не найдены необходимые функции в библиотеке ' + DllName);

FreeLibrary(MyHandle);

Application.Terminate;

end;

End;

…

{теперь подпрограммы можно вызывать используя имена FMax и FMin}

…

Procedure TForm1.FormClose( Sender : TObject; var Action: TCloseAction);

Begin

{Выгружаем библиотеку из памяти}

FreeLibrary(Handle);

End;

…

END.

В этом способе использования библиотеки ее загрузка в память не выполняется до вызова функции LoadLibrary, что позволяет экономить память. Кроме того, в этом случае можно выполнять программу даже в том случае, если какие-либо библиотеки не найдены (если, разумеется, в этом есть какой-либо смысл). Чтобы получить более подпробную информацию об ошибке, надо использовать функцию GetLastError.

Поиск загружаемой библиотеки, если ее имя не содержит пути, выполняется по следующим маршрутам (см. Help для функции LoadLibrary):

1 В каталоге, из которого было запущено приложение.

2 В текущем каталоге.

3 В каталоге System (Windows 95) или в каталоге System32 (Windows NT). Для получения пути к этому каталогу можно использовать функцию GetSystemDirectory.

4 Для Windows NT: в каталоге SYSTEM (16-битная версия).

5 В каталоге Windows. Для получения пути к этому каталогу можно использовать функцию GetWindowsDirectory.

6 В каталогах, перечисленных в переменной окружения PATH.

При попытке повторной загрузки библиотеки ошибки не происходит и библиотека не загружается.

В любой момент временибиблиотеку можно выгрузить с помощью процедуры FreeLibrary.