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 až období (ještě existující) Z/Architektury) a to zejména pro I/O podrutiny, COBOL a PL/1 runtime knihovny. Co se týče programátora aplikací, nahrávání je do značné míry transparentní, protoze je většinou ovládáno samotným operačním systémem.

IBM využívá dynamické načtení u Transakčního zpracování CICS a to jak pro jádro operačního systému, tak i pro normální aplikační program. Opravy těchto programů mouhou být uskutečněny offline a nové kopie nebo změny v programu načteny dynamicky bez nutnosti restartovat CICS.

Mezi hlavní výhody patří:

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

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