Statinis ir dinaminis susiejimas: Kuo skiriasi?

Įvadas

Kad programa sėkmingai veiktų, visi jos komponentai ir išorinės bibliotekos turi sinchronizuotis ir veikti kartu, kad būtų įvykdyta užduotis. Būtent čia susiduriama su statinio ir dinaminio susiejimo metodais. Tai kodo vertimo procesas, kad jis taptų suprantamas operacinei sistemai ir programa galėtų veikti.

Statinis ir dinaminis susiejimas - tai du skirtingi kompiuterių programavimo metodai, naudojami siekiant užtikrinti, kad programos būtų optimizuotos taip, kad būtų kuo našesnės ir patikimesnės.

Statinis susiejimas - tai procesas, kurio metu kodas susiejamas kompiliavimo metu, t. y. kompiliatorius sukuria visų bibliotekos modulių tęsinį. Taip sukuriamas vienas vykdomasis failas, kurį prireikus galima lengvai paleisti.

Dinaminis susiejimas, kita vertus, nėra susijęs su kodo susiejimu, tačiau prieš paleidžiant programą į atmintį reikia įkelti bibliotekas (arba modulius). Tai leidžia geriau valdyti atmintį, nes prireikus įkeliami tik tie komponentai, kurie yra būtinai reikalingi, todėl bendras efektyvumo lygis yra aukštesnis.

Tačiau abu metodai turi savų privalumų ir trūkumų, o jų supratimas padeda kūrėjams priimti pagrįstus sprendimus, kada juos naudoti savo projektuose.

Šiame straipsnyje pirmiausia aprašysime programos gyvavimo ciklą ir su juo susijusius procesus. Taip pat atskirai apibrėšime statinį ir dinaminį susiejimą ir išnagrinėsime jų skirtumus. Tada nurodysime veiksmus, kurie padės jums apsispręsti, kurį iš šių dviejų būdų pasirinkti.

Koks yra tipinis programos gyvavimo ciklas?

Norėdami suprasti susiejimo prasmę, pirmiausia apžvelkime sėkmingo programos vykdymo etapus.

Norėdami sukurti programą ar programėlę, pirmiausia pradėkite nuo tekstinio failo, kuriame, naudodami bet kurį pasirinktą kodo redaktorių, įrašykite pradinį kodą. Paprastai norėtumėte jį sujungti su kitomis išorinėmis bibliotekomis ar programomis, kad jis būtų funkcionalus ir vykdytinas ir nereikėtų pasikliauti išoriniais konsutantais, kad galėtumėte dokumentuoti procesą.

Todėl yra tam tikra veiksmų seka, kurią jūsų programa turi nusiųsti operacinei sistemai, kad būtų atliktas norimas veiksmas. Kad tai būtų įmanoma, jūsų programos bibliotekų pradinį kodą reikia paversti mašininiu (dvejetainiu objektų) kodu, kad operacinė sistema galėtų jį perskaityti ir įkelti į vykdomąjį failą.

Programos kūrimas paprastai vyksta trimis etapais - kompiliavimo, įkėlimo ir vykdymo.

Kompiliavimas - tai jūsų programos ir (arba) programos bibliotekų pradinio kodo (tekstinių failų) vertimas į mašininį kodą, kad operacinė sistema suprastų vykdymo instrukcijas.

Įkėlimas - tai kitas programos gyvavimo ciklo etapas, kai programa perkeliama į vykdymo failą (OS atmintį).

Paskutinis programos gyvavimo ciklo etapas yra vykdymo laikas. Tada vykdomos įkeltos instrukcijos ir įvykdomos visos programoje nurodytos užduotys. Šiuo metu atliekamos visos prašytos IO operacijos, pavyzdžiui, grafinių elementų iškėlimas arba duomenų siuntimas į API. Be to, šiame etape galima aptikti programavimo klaidas ir prireikus jas pašalinti. Galiausiai, kai visos instrukcijos apdorojamos ir užduotis įvykdoma, programa normaliai užbaigiama ir taip užbaigiamas jos gyvavimo ciklas.

Susiejimas gali vykti kiekviename iš šių etapų ir yra būtinas, kad kitos programų bibliotekos, kurių reikia sėkmingam vykdymui, būtų sujungtos su jūsų parašytomis programomis.Tai kelių mašininių (objektų) failų surinkimo procesas, kurio metu sukuriamas vienas vykdomasis failas.

Statinis ir dinaminis susiejimas: Apibrėžimai ir pagrindiniai skirtumai

Statinis susiejimas reiškia, kad visos jūsų programai reikalingos bibliotekos tiesiogiai nukopijuojamos į vykdomąjį failą naudojant susiejimo programą. Tai atliekama kompiliavimo etapo pabaigoje.

Dinaminis susiejimas - tai bibliotekų kopijavimo į vykdomąjį failą pagal pavadinimą procesas paleidimo metu. Tai reiškia, kad operacinė sistema reikiamus failus (bendrines bibliotekas) į atmintį įkelia tik tada, kai programa paleidžiama.

Greitis

Naudodami statinio susiejimo metodą dirbate su statiškai susietomis bibliotekomis, o ne su bendromis bibliotekomis (dinaminėmis). Statiškai susietos bibliotekos įkeliamos daug greičiau ir yra lengviau perkeliamos, nes jas į atmintį nukopijuoja susiejimo programos ir jų nereikia turėti paleidimo metu. Tačiau su dinamiškai susietomis bibliotekomis atmintyje saugomi tik jų pavadinimai, o susiejimo procesas vyksta vykdymo metu, įkeliant ir atmintį, ir bendrųjų bibliotekų failus.

Suderinamumas

Naudojant statinį susiejimą, pasikeitus bet kuriai programos bibliotekai, suderinamumo problemų nekyla. Taip yra todėl, kad visas kodas yra viename vykdomajame modulyje. Naudojant dinaminį susiejimą, jei kurią nors biblioteką reikia atnaujinti, ji nebėra suderinama su kitomis, todėl gali tekti perdaryti ir (arba) pritaikyti visas programas, kad programa veiktų.

Išorinės bibliotekos

Jei kuri nors statiškai susietos programos išorinė biblioteka pasikeis, tai neturės įtakos vykdomajam failui. Taip yra nebent jis būtų visiškai iš naujo sukompiliuotas ir susietas iš naujo. Taigi, jei norite, kad programa pripažintų šiuos pakeitimus, turite ją iš naujo susieti iš naujo.

Tačiau naudojant dinaminį susiejimą, jei pasikeičia kuri nors iš bendrųjų bibliotekų, reikia "pataisyti" tik vieną iš jų, todėl nereikia iš naujo kompiliuoti visos programos.

Atmintis

Statiškai susietų failų dydis yra didesnis, nes kiekviena išorinė programa paverčiama į vykdomąjį failą, todėl kiekvienas jų užima operacinės sistemos atmintį.

Tačiau dinamiškai susietos programos užima mažiau vietos diske, nes vykdomajame faile išsaugoma tik viena bendrųjų bibliotekų kopija.

Programos etapas

Statinis susiejimas vyksta kompiliavimo etapo pabaigoje ir jį atlieka programos, vadinamos susiejimo programomis, o statinis susiejimas vyksta vykdymo metu ir jį atlieka operacinė sistema.

Statinis susiejimas: Argumentai už ir prieš

Statinių nuorodų privalumai

• Greitesnis vykdymo laikas - kadangi visi moduliai sukompiliuojami į vieną vykdomąjį failą, programos gali būti vykdomos greičiau.
• Geresnis atminties valdymas - statinis susiejimas leidžia geriau valdyti atmintį, nes visi moduliai susiejami tiesiogiai.
• Lengviau suprasti ir įgyvendinti - kompiliavimo procesas naudojant statinį susiejimą yra paprastesnis už dinaminį susiejimą, nes jį sudaro mažiau etapų.
• Didesnė programos architektūros kontrolė - naudodami statinį susiejimą kūrėjai gali geriau kontroliuoti programos struktūrą, nes gali pasirinkti, kuriuos modulius įtraukti ir kurių ne.
• Mažesnės pridėtinės išlaidos - statinis susiejimas padeda sumažinti programoms paleisti reikalingų išteklių kiekį, nes visos bibliotekos jau susietos kartu.
• Užkirstas kelias kodo dubliavimuisi - statinis susiejimas užtikrina, kad programose kodas nesidubliuotų, todėl efektyviau naudojami sistemos ištekliai.

Statinio susiejimo trūkumai

• Sudėtingesnis derinimas ir trikčių šalinimas - kadangi moduliai buvo susieti dar prieš paleidimą, gali būti sudėtinga derinti ar šalinti bet kokias galimas klaidas.
• Ribotas bibliotekų suderinamumas - dėl fiksuotos sukompiliuotos programos struktūros gali būti sunku naudoti įvairias bibliotekas dėl nesuderinamumo.
• Mažesnis saugumas, palyginti su dinaminiu susiejimu - statinis susiejimas yra labiau pažeidžiamas piktavališko išnaudojimo, nes visi komponentai turi būti įkeliami vienu metu, o paleidimo metu nėra jokio papildomo įkėlimo laiko.
• Negalima keisti paleidimo metu - kadangi visi moduliai yra sukompiliavę į vieną vykdomąjį failą, paleidimo metu jų negalima keisti.
• Nesuderinamumas su tam tikromis bibliotekomis - dėl fiksuotos struktūros statiškai susietos programos gali nepalaikyti naujesnių bibliotekų arba skirtingų tos pačios bibliotekos versijų nesuderinamumo.
• Sunku prižiūrėti - išleidus naujas bibliotekų ar komponentų versijas, gali būti sunku sekti, kurias statiškai susietos programos dalis reikia atnaujinti.

Dinaminis susiejimas: Privalumai ir trūkumai

Dinaminio susiejimo privalumai

• Greitesnis įkėlimo laikas - komponentai įkeliami tik tada, kai jų reikia, o ne iš anksto.
• Kadangi moduliai įkeliami pagal poreikį,dinaminis susiejimas suteikia galimybę lengvai ir efektyviai išplėsti programą, kad ji būtų pritaikyta prie skirtingos aparatinės įrangos ar operacinių sistemų.
• Lengvesnė priežiūra - naudojant dinaminį susiejimą, keičiant kodą reikia atnaujinti tik atskirus komponentus, nereikia iš naujo kompiliuoti visos programos.
• Kodo atskyrimas - dinamiškai susietus komponentus gali kurti ir prižiūrėti skirtingos komandos nepriklausomai viena nuo kitos.
• Geresnis perkeliamumas - programas, kuriose naudojamas dinaminis susiejimas, galima lengvai perkelti į kitas platformas.
• Mažesni reikalavimai atminčiai - reikia mažiau intensyvių atminties išteklių, nes moduliais dalijasi įvairios juos naudojančios programos.

Dinaminio susiejimo trūkumai

• Trapumas - dėl modulinio dinaminio susiejimo pobūdžio bet kokie pagrindinės programos pakeitimai gali lemti, kad komponentai bus įkelti neteisingai arba bus naudojamos nesuderinamos bibliotekos.
• Saugumo pavojus - kai remiamasi išorinėmis bibliotekomis, padidėja rizika, kad į sistemą bus įterptas kenkėjiškas kodas.
• Priklausomybių problemos - kai nuorodos nutrūksta dėl trūkstamų arba pasenusių priklausomybių, gali kilti vykdymo problemų.
• Mažesnis našumas - tam tikri procesai gali užtrukti ilgiau, jei per vykdymo laiką dinaminės susietosios bibliotekos buvo iškviestos daugiau nei vieną kartą.
• Nepatikimos versijos - naudodami trečiųjų šalių bibliotekas negalite kontroliuoti jų stabilumo ir tikslumo, todėl bet kokie pakeitimai gali turėti įtakos jūsų kodo išvesties teisingumui.
• **Nesuderinami formatai **- dėl skirtingų platformų suderinamumo problemų gali kilti sunkumų perduodant informaciją iš vienos platformos į kitą arba gali kilti derinimo problemų dėl architektūros ar operacinės sistemos versijų skirtumų.

Statinis ir dinaminis susiejimas: kaip pasirinkti vieną iš dviejų

Nors abu susiejimo būdai kūrėjams suteikia įvairių privalumų, jie taip pat turi savų apribojimų, todėl kūrėjams sunku nuspręsti, kuris būdas geriausiai tinka jų projektui.

Statinį susiejimą paprastai lengviau suprasti ir įgyvendinti, nes jis apima tiesioginį kodo kompiliavimą į vieną vykdomąjį failą. Tai leidžia užtikrinti efektyvesnį vykdymo laiką ir geresnį atminties valdymą, nes visi moduliai susiejami tiesiogiai be papildomo įkėlimo vykdymo metu. Tačiau dėl šio metodo kūrėjams taip pat sunkiau derinti programas, jei atsiranda klaidų, nes moduliai jau buvo susieti kartu prieš paleidimo laiką.

Dinaminis susiejimas suteikia daugiau lankstumo derinant, nes prieš paleidžiant programą į atmintį galima atskirai įkelti atskiras bibliotekas ar modulius. Tai padeda atskirti klaidas, nes kiekvienas modulis įkeliamas atskirai, o dėl geresnio kodo matomumo daug lengviau pašalinti klaidas. Be to, dinaminis susiejimas yra saugesnis už statinį susiejimą, nes paleidimo metu įkeliami tik tie komponentai, kurių reikia, todėl yra mažesnė piktavališko išnaudojimo tikimybė.

Galiausiai statinio ir dinaminio susiejimo pasirinkimas priklauso nuo jūsų, kaip kūrėjo, poreikių supratimo. Jei jums reikia didesnio saugumo arba didesnių derinimo galimybių, tada dinaminis susiejimas gali būti geresnis variantas; tačiau jei prioritetas teikiamas greičiui arba efektyvumui, tada labiau tinka statinis susiejimas. Prieš priimant sprendimą, kuris variantas geriausiai tiktų jūsų konkrečiam projektui, svarbu apsvarstyti visus aspektus, nes abu metodai turi savų unikalių privalumų, todėl prieš priimdami sprendimą įsitikinkite, kad aiškiai suprantate savo reikalavimus.