Staatiline vs dünaamiline linkimine: Mis on erinevus?

Intro

Programmi edukaks käivitamiseks peavad kõik selle komponendid ja välised raamatukogud olema võimelised sünkroonima ja töötama koos, et täita antud ülesannet. Siinkohal tulevad mängu staatilise ja dünaamilise linkimise meetodid. See on koodide tõlkimise protsess, et muuta see operatsioonisüsteemile arusaadavaks ja programmi käivitamiseks.

Staatiline ja dünaamiline linkimine on kaks erinevat tehnikat, mida kasutatakse arvutite programmeerimisel, et tagada rakenduste optimeeritud maksimaalne jõudlus ja töökindlus.

Staatiline linkimine on protsess, mille puhul kood lingitakse kompileerimise ajal, mis tähendab, et kompilaator loob raamatukogust kõikide moodulite järjepidevuse. Selle tulemuseks on üks käivitatav fail, mida saab seejärel vajaduse korral hõlpsasti käivitada.

Dünaamiline linkimine seevastu ei hõlma koodi linkimist, vaid nõuab pigem raamatukogude (või moodulite) laadimist mällu enne rakenduse käivitamist. See võimaldab paremat mäluhaldust, kuna ainult need komponendid, mis on tingimata vajalikud, laaditakse vajaduse korral, mis omakorda suurendab üldist tõhusust.

Mõlemal meetodil on siiski omad plussid ja miinused ning nende mõistmine aitab arendajatel teha teadlikumaid otsuseid, millal neid oma projektides kasutada.

Selles artiklis kirjeldame kõigepealt programmi elutsüklit ja sellega seotud protsesse. Samuti määratleme eraldi staatilise ja dünaamilise linkimise ning uurime nende erinevusi. Seejärel kirjeldame sammud, mis aitavad teil nende kahe vahel otsustada.

Milline on programmi tüüpiline elutsükkel?

Selleks, et seostamise mõtestamiseks vaatleme kõigepealt programmi eduka toimimise etappe.

Rakenduse või programmi loomiseks alustate kõigepealt tekstifailiga, kuhu kirjutate lähtekoodi mis tahes valitud koodiredaktoriga. Tavaliselt tahate seda kombineerida teiste väliste raamatukogude või programmidega, et see oleks funktsionaalne ja käivitatav, ilma et toetuksite välistele konsutlantidele, et protsessi dokumenteerida.

Seetõttu on olemas sammude jada, mille teie programm peab saatma operatsioonisüsteemile, et soovitud toimingut sooritada. Selleks tuleb teie programmi raamatukogude lähtekood teisendada masinkoodiks (binaarseks objektikoodiks), et operatsioonisüsteem saaks seda lugeda ja käivitatavasse faili laadida.

Programmi koostamisel on tavaliselt kolm etappi - kompileerimine, laadimine ja käivitamine.

Kompileerimine on teie rakenduse/programmi raamatukogude lähtekoodi (tekstifailide) tõlkimine masinkoodiks, et operatsioonisüsteem saaks aru, milliseid käske on vaja täitmiseks.

Laadimine on programmi elutsükli järgmine etapp, kui programm viiakse täitmisfaili (operatsioonisüsteemi mällu).

Programmi elutsükli viimane etapp on tööaeg. See on see, kui laetud käsud täidetakse ja kõik programmis kirjeldatud ülesanded täidetakse. Sel hetkel toimuvad kõik nõutud IO-operatsioonid, näiteks graafiliste elementide esilekutsumine või andmete saatmine API-le. Lisaks sellele on see ka etapp, kus saab tuvastada programmeerimisvigu ja neid vajaduse korral käsitleda. Lõpuks, kui kõik käsud on töödeldud ja ülesanne on lõpetatud, väljub programm normaalselt, lõpetades seega oma elutsükli.

Linkimine võib toimuda igas neist etappidest ja on vajalik selleks, et teised edukaks täitmiseks vajalikud programmide raamatukogud oleksid ühendatud teie kirjutatud programmiga.See on mitme masina (objekti)faili kogumise protsess, et luua üks käivitatav fail.

Staatiline vs dünaamiline linkimine: Definitsioonid ja peamised erinevused

Staatiline linkimine tähendab, et kõik vajalikud raamatukogud kopeeritakse teie programmist otse käivitatavasse faili linkeri abil. See toimub kompileerimisfaasi lõpus.

Dünaamiline linkimine on raamatukogude kopeerimine käivitatava faili nime järgi töö ajal. See tähendab, et operatsioonisüsteem laeb vajalikud failid (jagatud raamatukogud) mällu alles siis, kui programm töötab.

Kiirus

Kui kasutate staatilise linkimise meetodit, töötate te staatiliselt lingitud raamatukogudega, erinevalt jagatud raamatukogudest (dünaamilised). Staatiliselt lingitud raamatukogud laadivad palju kiiremini ja on kaasaskantavamad, kuna linkijad kopeerivad need mällu ja ei pea olema kohal tööajal. Dünaamiliselt lingitud raamatukogude puhul salvestatakse aga mällu ainult nende nimed ja linkimine toimub tööajal, laadides nii mälu kui ka jagatud raamatukogufaile.

Ühilduvus

Staatilise linkimise puhul ei teki ühilduvusprobleeme, kui mõni programmibibliotüüp muutub. Põhjus on selles, et kogu kood asub ühes käivitatavas moodulis. Dünaamilise linkimise korral, kui mõni raamatukogu vajab uuendamist, ei ühildu see enam ülejäänud raamatukogudega ja kõiki rakendusi võib olla vaja ümber töötada/kohandada, et programm töötaks.

Välised raamatukogud

Kui mõni staatiliselt seotud programmi väline raamatukogu muutub, ei mõjuta see käivitatavat faili. Seda juhul, kui see ei ole täielikult ümber kompileeritud ja uuesti nullist lingitud. Seega, kui soovite, et programm neid muudatusi tunnistaks, peate selle nullist uuesti kokku seadistama.

Dünaamilise linkimise puhul on aga, kui mõni jagatud raamatukogudest muutub, vaja "parandada" ainult seda ühte, nii et ei ole vaja kogu programmi uuesti kompileerida.

Mälu

Staatiliselt lingitud failid on suuremad, kuna iga väline programm muudetakse käivitatavaks failiks, seega võtab iga fail operatsioonisüsteemi mälu.

Dünaamiliselt lingitud programmid võtavad aga vähem kettaruumi, kuna käivitatavasse faili salvestatakse ainult üks koopia jagatud raamatukogudest.

Programmi etapp

Kui staatiline linkimine toimub kompileerimisfaasi lõpus ja seda teevad programmid, mida nimetatakse linkeriteks, siis selle vaste toimub tööajal, mida teostab operatsioonisüsteem.

Staatiline linkimine: Plussid ja miinused

Staatilise linkimise plussid

• Kiirem täitmisaeg - kuna kõik moodulid on kompileeritud ühte käivitatavasse faili, on programmide täitmine kiirem.
• Parem mäluhaldus - staatiline linkimine võimaldab paremat mäluhaldust, kuna kõik moodulid on otseselt omavahel seotud.
• Lihtsam mõista ja rakendada - staatilise linkimise kompileerimisprotsess on lihtsam kui dünaamiline linkimine, kuna see hõlmab vähem samme.
• Suurem kontroll programmi ülesehituse üle - arendajatel on suurem kontroll selle üle, kuidas programm on struktureeritud, kui nad kasutavad staatilist linkimist, kuna nad saavad valida, milliseid mooduleid lisada ja milliseid mitte.
• Vähendatud üldkulud - staatiline linkimine aitab vähendada programmide käivitamiseks vajalike ressursside hulka, kuna kõik raamatukogud on juba omavahel seotud.
• Vältib koodi dubleerimist - staatiline linkimine tagab, et koodi ei dubleerita erinevates programmides, mis viib süsteemi ressursside tõhusama kasutamiseni.

Staatilise linkimise miinused

• Keerulisem vigade otsimine ja tõrkeotsing - kuna moodulid on juba enne käivitamist omavahel seotud, võib tekkivate vigade otsimine ja tõrkeotsing olla keeruline.
• Piiratud ühilduvus raamatukogude vahel - kompileeritud programmi fikseeritud struktuuri tõttu võib olla keeruline kasutada erinevaid raamatukogusid, kuna need ei ühildu.
• Väiksem turvalisus võrreldes dünaamilise linkimisega - staatiline linkimine on haavatavam pahatahtlikule kasutamisele, kuna kõik komponendid tuleb laadida korraga ilma lisalaadimiseta tööaja jooksul.
• Ei saa muuta töö ajal - kuna kõik moodulid kompileeritakse ühte käivitatavasse faili, ei saa seda töö ajal muuta.
• Mittesobivus teatud raamatukogudega - nende fikseeritud struktuuri tõttu ei pruugi staatiliselt lingitud programmid toetada uuemaid raamatukogusid või sama raamatukogu erinevate versioonide vahelisi vastuolusid.
• Raske hooldada - kui raamatukogude või komponentide uued versioonid ilmuvad, võib olla raske jälgida, milliseid osi tuleb staatiliselt seotud programmis uuendada.

Dünaamiline linkimine: Plussid ja miinused

Dünaamilise linkimise plussid

• Kiirem laadimisaeg - komponendid laaditakse alles siis, kui neid vajatakse, mitte ette.
• Parem skaleeritavus - kuna moodulid laaditakse nõudmisel, pakub dünaamiline linkimine lihtsat ja tõhusat võimalust programmi skaleerimiseks, et see sobiks erineva riistvara või operatsioonisüsteemidega.
• Lihtsam hooldus - dünaamilise linkimise puhul on koodi muutmiseks vaja ainult üksikuid komponente uuendada, ilma et oleks vaja kogu programmi uuesti kompileerida.
• Koodi eraldamine - dünaamiliselt seotud komponente võivad arendada ja hooldada erinevad meeskonnad üksteisest sõltumatult.
• Parem kaasaskantavus - dünaamilist linkimist kasutavaid programme saab hõlpsasti teistele platvormidele üle kanda.
• Vähendatud mäluvajadus - vaja on vähem intensiivseid mäluressursse, kuna mooduleid jagatakse erinevate neid kasutavate programmide vahel.

Dünaamilise linkimise miinused

• Ebakindlus - dünaamilise linkimise modulaarse olemuse tõttu võivad mis tahes muudatused põhiprogrammis põhjustada seda, et komponendid ei laadita korrektselt või kasutatakse ühildumatuid raamatukogusid.
• Turvariskid - kui tuginetakse välistele raamatukogudele, suureneb oht, et süsteemi sisestatakse pahatahtlikku koodi.
• Sõltuvusprobleemid - kui lingid katkevad puuduvate või aegunud sõltuvuste tõttu, võib see põhjustada probleeme täitmise ajal.
• Vähenenud jõudlus - teatud protsessid võivad võtta kauem aega, kui dünaamilisi lingitud raamatukogusid on täitmise ajal kutsutud rohkem kui üks kord.
• Ebausaldusväärsed versioonid - kolmandate osapoolte raamatukogude kasutamine tähendab, et meil puudub kontroll nende stabiilsuse ja täpsuse üle, seega võivad kõik muudatused mõjutada teie koodi väljundi korrektsust.
• **Seotud formaadid **- erinevate platvormide ühilduvusprobleemid võivad põhjustada raskusi teabe edastamisel nende vahel või tõrjeprobleeme, mis on tingitud arhitektuuri või operatsioonisüsteemi versioonide erinevustest.

Staatiline vs. dünaamiline linkimine: kuidas valida nende kahe vahel

Kuigi mõlemad ühendamismeetodid pakuvad arendajatele erinevaid eeliseid, on neil ka omad piirangud, mistõttu on arendajatel raske otsustada, milline meetod oleks nende projekti jaoks kõige sobivam.

Staatilist linkimist on üldiselt lihtsam mõista ja rakendada, kuna see hõlmab koodi kompileerimist otse üheks käivitatavaks failiks. See võimaldab tõhusamat täitmist ja paremat mäluhaldust, kuna kõik moodulid lingitakse otse kokku ilma lisalaadimiseta tööajal. Samas muudab see meetod arendajatele vigade ilmnemisel ka programmide silumise raskemaks, kuna moodulid on juba enne tööaega omavahel seotud.

Dünaamiline linkimine pakub suuremat paindlikkust vigade kõrvaldamisel, kuna üksikuid raamatukogusid või mooduleid saab enne rakenduse käivitamist eraldi mällu laadida. See aitab isoleerida vigu, kuna iga moodul laaditakse eraldi ja vigade kõrvaldamine muutub palju lihtsamaks, kuna kood on paremini nähtav. Lisaks sellele on dünaamiline linkimine tavaliselt turvalisem kui staatiline linkimine, kuna ainult vajalikud komponendid laaditakse käivitamise ajal, mistõttu on see vähem vastuvõtlik pahatahtlikule ärakasutamisele.

Lõppkokkuvõttes sõltub staatilise ja dünaamilise linkimise vahel valimine teie kui arendaja vajaduste mõistmisest. Kui vajate suuremat turvalisust või suuremaid silumisvõimalusi, siis võib dünaamiline linkimine olla parem valik; kui aga kiirus või tõhusus on prioriteediks, siis võib staatiline linkimine olla sobivam. Oluline on kaaluda kõiki aspekte, enne kui otsustate, milline variant teie konkreetse projekti jaoks paremini sobib, sest mõlemal meetodil on oma unikaalsed eelised - seega veenduge, et te mõistate oma vajadusi enne otsuse tegemist selgelt.