DLL

Цель лекции

На лекции рассматриваются вопросы создания, а также различные способы использования динамически подключаемых библиотек - DLL.

Что такое DLL

Современное программирование стало достаточно сложным, уже написаны километры строк кода, и некоторые его части время от времени приходится дублировать в разных программах. Если бы каждый программист в каждой новой программе заново писал весь необходимый код, языки программирования никогда бы не получили такого стремительного развития. Однако мы в своих проектах можем использовать инструменты, созданные другими программистами - типы, процедуры, функции… Мы уже неоднократно подключали к нашим проектам различные модули и пользовались описанными в них средствами. И всё было бы хорошо, если бы не одно НО…

Дело в том, что при использовании модульного подхода, мы в момент компиляции проекта внедряем в него весь тот код, который был описан в модуле. И наша программа от такого внедрения "толстеет", добавляет иной раз по несколько мегабайт. Казалось бы, пустяки, современное аппаратное обеспечение достаточно хорошо развито, и мы можем себе это позволить. Но это все же тысячи строк чужого кода, причем далеко не весь этот код задействован в наших проектах! Теперь представьте, что вы пишете одну программу за другой, внедряете в нее одни и те же модули, в результате ваши проекты содержат мегабайты совершенно одинакового кода. И ладно бы только это, но представьте также, что вы одновременно загружаете и используете несколько программ (да здравствует многозадачность!). А эти программы тоже могут иметь в своем составе множество строк дублированного кода. Вот теперь у нас получается настоящее расточительство - мы впустую переводим не только память жесткого диска, где хранятся программы, но и оперативную память, куда мы их для использования загрузили!

Есть еще один недостаток модульного подхода - мы можем использовать чужой код, только если он написан на таком же языке программирования, каким пользуемся мы. Ну, в Lazarus мы можем использовать модули Delphi, а также код на Ассемблере. Но если код был написан на С++ или Visual Basic, к примеру? Короче говоря, требовался новый подход, позволяющий использовать чужой код, не внедряя его непосредственно в программу, и, кроме того, "языконезависимый". И таким подходом стала DLL.

Использование DLL дает нам еще одно очень важное преимущество. Представьте, что у вас десятки программ импортируют какой-то код. И вот, этот код нужно изменить, или дополнить, потому что вы перешли на другую ОС, на другие стандарты или просто потому, что начальство потребовало от вас расширить функциональность ваших программ. Если бы вы использовали модули, вам пришлось бы туго - нужно было бы переделывать не только этот модуль, но и перекомпилировать ваши программы. Но вы ведь их создавали не неделю и не месяц, правда? Что, если часть из них вы писали когда-то на Delphi 7, другую часть на Delphi XE3, а третью - уже на Lazarus? Работа была бы та еще. Но с использованием DLL эта задача сильно упрощается. Вам нужно переделать всего лишь эту самую DLL-библиотеку, а программы, использующие её, переделывать уже не нужно!

Каким же образом используются эти DLL? Фактически, DLL - это библиотека тех инструментов, которые могут быть использованы вами в различных проектах. Причем с учетом того, что вы, может быть, будете использовать различные языки программирования. Итак, первым делом, вы создаете саму библиотеку - файл *.dll. Создается он, как отдельное приложение, но после компиляции сам по себе работать все равно не сможет, поскольку не имеет собственной точки входа, как выполняемый exe-файл.

Далее, вы создаете приложение. Файл используемой динамической библиотеки вы помещаете в ту же папку, что и проект. В случае, если несколько ваших проектов будут использовать эту библиотеку, то её лучше поместить в какую-либо системную папку, например,

C:\Windows\system32

Тогда все эти программы смогут подгружать данную библиотеку, не указывая её адреса - Windows просматривает все свои системные папки и знает, где находится эта DLL. Функции и процедуры, описанные в DLL, наша программа будет воспринимать, как свои собственные. И когда во время выполнения программы происходит вызов таких функций и процедур, то будет подгружена соответствующая DLL.

Во время компиляции проекта код библиотеки не будет внедрен в программу. Это означает две вещи:

1. ваша программа не будет иметь лишнего кода;
2. при распространении программы между пользователями вам нужно будет также позаботиться, чтобы у них была установлена и эта dll-библиотека.

Когда пользователь загружает вашу программу, то также загружается и используемый dll-файл, на это тратится дополнительное время. Зато библиотека остается в оперативной памяти даже после завершения работы загрузившей её программы. И если затем будет загружена другая программа, использующая ту же DLL, она уже не будет тратить время на повторную загрузку этой библиотеки, а воспользуется уже загруженной в память версией. Более того, если будут одновременно работать несколько программ, использующих одну и ту же DLL, то они не будут загружать для себя по копии этой библиотеки, поскольку Windows гарантирует, что одновременно может быть загружена только одна копия динамической библиотеки. Так что первая из этих программ загрузит DLL в оперативную память, остальные будут использовать её же, не тратя лишнего времени на загрузку. Вот почему такие программы, как MS Word или MS Excel медленно загружаются в первый раз - они обращаются ко множеству библиотек, которые также подгружаются в память. Зато когда вы загружаете MS Word вторично, он грузится гораздо быстрее, так как нужные библиотеки уже в оперативной памяти! Почувствовали разницу между DLL и модулями?

Кстати, динамическим библиотекам принято давать расширение *.dll, однако это не всегда так. Вы можете дать такой библиотеке любое расширение, или даже вообще не указывать его! Например, драйверы устройств имеют расширение *.drv, но это такие же динамические библиотеки.

У DLL есть один недостаток: поскольку они языконезависимы, а также по некоторым другим причинам, в этих библиотеках нельзя использовать глобальные переменные, которые будут доступны в программе. Поэтому в DLL нельзя использовать объекты (свойства объектов - это глобальные переменные). Так что воспринимайте DLL, как набор процедур и функций, который удобно подгружать к различным программам.

В нашем курсе подразумевается, что мы используем операционную систему семейства Windows, однако механизм динамически подключаемых библиотек существует во всех современных операционных системах. В Windows такая библиотека представляет собой файл *.dll, в Linux и Unix - *.so (Shared Object Library), а в MacOS X - *.dylib (Dynamic Shared Library). И все эти библиотеки можно создавать с помощью Lazarus. Учитывая, что мы используем ОС Windows, мы будем рассматривать создание dll-файлов.