Dynamic loading

Dynamic loading (dynamické načítání) je v informatice označení pro mechanismus, který načte knihovnu do paměťového prostoru za běhu procesu. Běžící proces tak získá možnost volat procedury a funkce, které jsou v načtené knihovně. Knihovnu lze později z paměti uvolnit. Mechanismus umožňuje programátorovi v případě nedostupnosti knihovny provést náhradní činnost (použít alternativní knihovnu, zobrazit hlášení uživateli a podobně).

Historie

Dynamické načítání bylo běžným mechanismem pro IBM/360 Operační systémy (začátek 60.let) a to zejména pro I/O podrutiny, COBOL a PL/1 runtime knihovny. Doba načítání je transparentní, neboť je většinou řízena samotným operačním systémem (nebo jeho subsystémem). Mezi hlavní výhody patří:

Opravy podsystému jsou uskutečneny v celém programu najednou, bez nutnosti znovunačtení
Knihovny mohou být chráněny před nežádanou úpravou

Transakční zpracování IBM, CICS, používá dynamické načítání rozsáhle pro své jádro operačního systému, stejně tak pro normální aplikační program. Opravy těchto programů mouhou být uskutečněny offline a nové kopie nebo změny v programu načteny dynamicky bez nutnosti restartovat CICS.

Použití

Dynamické načítání je nejčastěji používáno v implementaci softwarových pluginů (modulární struktura Apache HTTP Serveru). Nebo v programech, které nabízejí více podporovaných knihoven a uživatel si je jednotlivě může volit (rozšiřující knihovny pro PHP).

C/C++

Dynamické načítání nepodporují všechny systémy. Mac OS X, Linux a Solaris nabízí dynamické načítání prostřednictvím programovacího jazyka C - knihovní „dl“ funkce. Operační systém Windows podporuje dynamické načítání pomocí volání Windows API.

Shrnutí

Název	Standard POSIX/UNIX API	Microsoft Windows API
Zařazení hlavičkového souboru	`#include <dlfcn.h>`	`#include <windows.h>`
Definice hlavičky	`dl` (`libdl.so`, `libdl.dylib`, závisí na operačním systému)	`Kernel32.dll`
Načtení knihovny	`dlopen`	`LoadLibrary` `LoadLibraryEx`
Extrahování obsahu	`dlsym`	`GetProcAddress`
Zavření knihovny	`dlclose`	`FreeLibrary`

Načtení knihovny

Načtení knihovny se provede prostřednictvím LoadLibrary nebo LoadLibraryEx na operačním systému Windows a pomocí dlopen na operačních systémech na bázi Linuxu. Následují příklady:

Linux, *BSD, Solaris, etc.

void* sdl_library = dlopen("libSDL.so", RTLD_LAZY);
if(sdl_library == NULL) {
   // oznámení chyby ...
} else {
   // výsledek zavoláním dlsym
}

Mac OS X

UNIX library:

void* sdl_library = dlopen("libsdl.dylib", RTLD_LAZY);
if(sdl_library == NULL) {
   // oznámení chyby ...
} else {
   //  výsledek zavoláním dlsym
}

OS X Framework:

void* sdl_library = dlopen("/Library/Frameworks/SDL.framework/SDL", RTLD_LAZY);
if(sdl_library == NULL) {
   // oznámení chyby ...
} else {
   // výsledek zavoláním dlsym
}

Windows

HMODULE sdl_library = LoadLibrary("SDL.dll");
if( sdl_library == NULL) {
   //oznámení chyby ...
} else {
   // výsledek zavoláním GetProcAddress
}

Extrahování obsahu knihovny

Extrahování obsahu dynamicky namáhané knihovny je dosaženo pomocí příkazu GetProcAddress ve Windows a dlsym v Unix systému.

Linux, *BSD, Mac OS X, Solaris, etc.

void* initializer = dlsym(sdl_library,"SDL_Init");
if(initializer == NULL) {
   // oznámení chyby ...
} else {
   ...
}

Windows

FARPROC initializer = GetProcAddress(sdl_library,"SDL_Init");
if(initializer == NULL) {
   // report error ...
} else {
   ...
}

Převod extrahovaného obsahu knihovny

Vrácený výsledek prostřednictvím dlsym() nebo GetProcAddress() musí být převeden do požadované destinace předtím, než může být použit.

Windows

V případě systému Windows, konverze je jednoduchá, protože FARPROC je v podstatě již ukazatel funkce:

typedef INT_PTR (*FARPROC)(void);

Může nastat problém, pokud adresy objektu jsou vyvolány místo funkce. Nicméně, obvykle jeden chce získat funkce stejně, takže to není ve výsledku problém.

typedef void (*sdl_init_function_type)(void);
sdl_init_function_type init_func = (sdl_init_function_type) initializer;

Literatura

General Links
C/C++ UNIX API:
- dlopen
- dlsym
- dlclose
C/C++ Windows API:
Java API:
- ClassLoader
- Class

Související články