Библиотека (программирование)
Библиоте́ка (от англ. library) в программировании — сборник подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения (ПО). 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
Динамические библиотеки
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.[4]
| Расширение | ОС | Расшифровка | Примечание |
|---|---|---|---|
so | UNIX | англ. shared object | |
dylib | Mac OS | англ. dynamic library | |
library | AmigaOS | Хранятся в логическом томе Libs: | |
dll | Microsoft Windows, OS/2 | англ. dynamic link library |
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 функционала 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. В силу последнего обстоятельства такие библиотеки нередко называют разделяемыми.
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) без изменения кода основной программы.
Недостатки:
- возможность нарушения API , — при внесении изменений в библиотеку существующие программы могут перестать работать (утратят совместимость по интерфейсу[5]);
- конфликт версий динамических библиотек, — разные программы могут нуждаться в разных версиях библиотеки;
- доступность одинаковых функций по одинаковым адресам в разных процессах, — упрощает эксплуатацию уязвимостей (для решения проблемы изобретён pic (англ.)).
Статические библиотеки
Статическая библиотека — объектный файл в виде файла (нередко может быть поставлен вместе с исходным кодом), код из которого выборочно или полностью вставляется в программу на этапе компоновки.
Библиотеки, распространяемые в виде исходного кода, преобразуются транслятором в объектные файлы. Затем компоновщик[6] соединяет объектные файлы библиотек и объектные файлы вашей программы в один исполняемый файл.
Например, в исходных текстах распространяются:
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 |
|---|---|
«a» | UNIX |
«lib» | Microsoft Windows |
Стандартные библиотеки многих компилируемых языков программирования (Fortran, Pascal, C, C++ и других) распространяются в виде объектных файлов.
Достоинства:
- все необходимые функции включаются в один исполняемый файл.
Недостатки:
Библиотеки для интерпретируемых языков
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[7] (расширение «pyc», буква «c» от англ. compiled). Одной из библиотек для языка Python является Tkinter.[8]
См. также
Примечания
Литература
- 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.