Библиотека (программирование)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Библиотека (от англ. library) в программировании — сборник подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения (ПО).

В некоторых языках программирования (например, в Python) то же, что модуль, в некоторых — несколько модулей. С точки зрения операционной системы (ОС) и прикладного ПО библиотеки разделяются на динамические и статические.

Термин «библиотека подпрограмм» по всей видимости одними из первых упомянули Уилкс М., Уиллер Д., Гилл С. в качестве одной из форм организации вычислений на компьютере[1][2]. Исходя из изложенного в их книге под библиотекой понимался набор «коротких, заранее заготовленных программ для отдельных, часто встречающихся (стандартных) вычислительных операций»[3].

Библиотеки для компилируемых языков[править | править вики-текст]

Динамические библиотеки[править | править вики-текст]

Динамическая библиотека — файл, содержащий машинный код. Загружается в память процесса загрузчиком программ операционной системы либо при создании процесса, либо по запросу уже работающего процесса, то есть динамически.

Расширения файлов динамических библиотек в разных ОС.

Расширение ОС Расшифровка Примечание
dll Microsoft Windows, OS/2 англ. dynamic link library
so UNIX англ. shared object
dylib Mac OS англ. dynamic library
library AmigaOS Хранятся в логическом томе Libs:

В зависимости от назначения различают:

  • библиотеки, используемые одной программой и содержащие критические для работы программы функции. Недостаток: при отсутствии библиотеки программа не сможет работать;
  • библиотеки, используемые одной программой и содержащие дополнительные функции. Например, библиотеки плагинов используются для расширения функциональности программы;
  • библиотеки общего пользования (англ. shared library). Содержат функции, используемые несколькими программами. Могут загружаться в адресное пространство ОС (англ. system library) для экономии памяти: одна копия библиотеки будет использоваться несколькими процессами.

При написании программы программисту достаточно указать транслятору (компилятору или интерпретатору) путь к библиотеке и имя функции. Ни исходный текст функции, ни её исполняемый код в состав программы не войдут.

Достоинства:

  • экономия памяти за счёт использования одной библиотеки несколькими процессами;
  • возможность исправления ошибок (достаточно заменить файл библиотеки и перезапустить работающие программы).

Недостатки:

  • возможность нарушения API (при внесении изменений в библиотеку существующие программы могут перестать работать);
  • конфликт версий динамических библиотек (разные программы могут ожидать разные версии библиотек);
  • доступность одинаковых функций по одинаковым адресам в разных процессах (упрощает эксплуатацию уязвимостей; для решения проблемы изобретён pic (англ.)).

Статические библиотеки[править | править вики-текст]

Статическая библиотека — файл с исходным кодом или объектный файл, предназначенный для вставки в программу на этапе компоновки.

Библиотеки, распространяемые в виде исходного кода, преобразуются компилятором в объектные файлы. Затем компоновщик соединяет объектные файлы библиотек и объектные файлы вашей программы в один исполняемый файл.

Например, в исходных текстах распространяются:

  • библиотеки для языка Fortran;
  • библиотека Boost для языка C++.

Библиотеки, распространяемые в виде объектных файлов, уже готовы к компоновке. Компоновщик выполняет соединение объектных файлов библиотек и объектных файлов вашей программы во время создания исполняемого файла.

Расширения объектных файлов статических библиотек в разных ОС.

Расширение ОС
«lib» Microsoft Windows
«a» UNIX

Стандартные библиотеки многих компилируемых языков програмирования (Fortran, Pascal, C, C++ и других) распространяются в виде объектных файлов.

Достоинства:

  • все необходимые функции включаются в один исполняемый файл.

Недостатки:

  • исполняемый файл занимает больше места на диске и в памяти;
  • при обнаружении ошибок в библиотеке требуется повторная сборка всех программ.

Библиотеки для интерпретируемых языков[править | править вики-текст]

Библиотека — файл, содержащий либо код на интерпретируемом языке, либо байт-код для виртуальной машины.

Например, библиотеки для языка Python могут распространяться либо в виде файлов с исходным кодом (расширение «py»), либо в виде файлов с байт-кодом[4] (расширение «pyc», буква «c» от англ. compiled).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Wilkes M. V., Wheeler D. J., Gill S. Preparation of programs for an electronic digital computer. — Addison-Wesley, 1951.
  2. Уилкс М., Уиллер Д., Гилл С. «Составление программ для электронных счётных машин». Издательство иностранной литературы, 1953
  3. Волченскова, Надежда Ивановна, Технология многомашинной реализации и жизнеобеспечения библиотек подпрограмм вычислительной математики на языке Фортран, автореферат к диссертации, 1984
  4. Компиляция файлов python. Документация языка Python на сайте docs.python.org.

Литература[править | править вики-текст]

Николай Джосьютис C++ Стандартная библиотека. Для профессионалов = The C++ Standart Library. A Tutorial and Reference. — СПб.: Питер, 2004. — 730 с. — ISBN 5-94723-635-4.

См. также[править | править вики-текст]