Βιβλιοθήκη (υπολογιστές): Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Ένα αρχείο πηγαίου κώδικα υψηλού επιπέδου γραμμένο σε κάποια γλώσσα προγραμματισμού, μεταγλωττίζεται σε ένα αντίστοιχο αρχείο [[assembly|συμβολικού κώδικα]] (assembly) από τον κατάλληλο [[μεταγλωττιστής|μεταγλωττιστή]] (compiler). Το προκύπτον αρχείο στη συνέχεια μετασχηματίζεται σε [[αντικειμενικό αρχείο]] [[γλώσσα μηχανής|γλώσσας μηχανής]] από έναν [[assembler|συμβολομεταφραστή]] (assembler), μία διαδικασία που μετατρέπει τον κώδικα σε αρχείο άμεσα εκτελέσιμο από τον [[μικροεπεξεργαστής|επεξεργαστή]]. Η συμβολική γλώσσα και η γλώσσα μηχανής είναι ίδιου επιπέδου και υπάρχει αμφιμονοσήμαντη αντιστοιχία μεταξύ τους, απλώςαλλά η συμβολική αποτελείται από χαρακτήρες του λατινικού αλφαβήτου και δεκαεξαδικά ψηφία, ώστε να είναι κάπως κατανοητή από τον άνθρωπο, ενώ η γλώσσα μηχανής συντίθεται αποκλειστικά από [[bit]].

Έτσι, τελικά, σε κάθε αρχείο πηγαίου κώδικα, είτε αυτό είναι αυτόνομο (με «σημείο εισόδου εκτέλεσης», π.χ. στη γλώσσα [[C (γλώσσα προγραμματισμού)|C]] η συνάρτηση <code>main()</code> από την οποία εκκινεί η εκτέλεση ενός προγράμματος) είτε όχι (π.χ. αρχείο βιβλιοθήκης), αντιστοιχίζεται ένα αντικειμενικό αρχείο με κώδικα μηχανής (αρχεία με επέκταση «.o» στο [[Unix]] και «.obj» στα [[Windows]]). Ένα αντικειμενικό αρχείο περιέχει εκτελέσιμο κώδικα, δηλώσεις δεδομένων, έναέναν πίνακα συμβόλων, όπου ορίζονται τα αναγνωριστικά (ονόματα μεταβλητών, σταθερών ή διαδικασιών) που εξάγονται από το αρχείο -δηλώνονται δηλαδή σε αυτό- ή εισάγονται στο αρχείο -χρησιμοποιούνται δηλαδή χωρίς να δηλώνονται-, και λοιπές πληροφορίες για τον «συνδέτη» (linker). Ο τελευταίος συνήθως καλείται αυτομάτως αμέσως μετά τον συμβολομεταφραστή, δέχεται ως είσοδο ένα ή περισσότερα αντικειμενικά αρχεία, τα συνενώνει κατάλληλα και παράγει ένα μοναδικό, τελικό εκτελέσιμο αρχείο. Αυτή η συνένωση που επιτελεί όμως ο συνδέτης δεν αφορά μόνο πολλαπλά αντικειμενικά αρχεία (που προκύπτουν προφανώς από αντίστοιχα πολλαπλά πηγαία αρχεία) της ίδιας εφαρμογής, αλλά επεκτείνεται και στο να «επιλύει αναφορές εισαγόμενων συμβόλων»: σαρώνει δηλαδή τον πίνακα συμβόλων κάθε αντικειμενικού αρχείου εισόδου, ανακαλύπτει ποια αναγνωριστικά παρέχονται από κάποια βιβλιοθήκη, αναζητά τον αντικειμενικό κώδικα της βιβλιοθήκης και εισάγει στο τελικό εκτελέσιμο της εφαρμογής τα κατάλληλα τμήματά του.

Όταν επίκειται το «τρέξιμο» (εκτέλεση) ενός εκτελέσιμου αρχείου, εκτελείται πρώτα ένα κατάλληλο πρόγραμμα του λειτουργικού συστήματος (ΛΣ): ο '''φορτωτής''' (loader). Ο τελευταίος αντιγράφει τα περιεχόμενα του εκτελέσιμου από τον δίσκο στη μνήμη, δίνει κατάλληλες τιμές σε εσωτερικές δομές του πυρήνα (αφού ουσιαστικά εκκινείται μία νέα [[διεργασία (υπολογιστές)|διεργασία]]) και ειδοποιεί σχετικά το υποσύστημα εικονικής μνήμης, ενώ, αν το τελευταίο δεν είναι διαθέσιμο, κάτι σπάνιο σήμερα αφού όλα τα μοντέρνα ΛΣ χρησιμοποιούν [[εικονική μνήμη]], τροποποιεί επιπλέον τον κώδικα του προγράμματος με ένα δεύτερο βήμα επανατοποθέτησης: η διεύθυνση βάσης, ως προς την οποία γίνονται όλες οι αναφορές μνήμης εντός του κώδικα, παίρνει την τιμή της θέσης μνήμης στην οποία πραγματικά φορτώθηκε η πρώτη εντολή του προγράμματος. Αυτή η θέση μνήμης δεν είναι γνωστή πριν από τη φόρτωση (εκτός αν το ΛΣ δεν είναι [[πολυδιεργασία|πολυδιεργασιακό]], όπως το [[MS-DOS]], κάτι πολύ σπάνιο σήμερα), οπότε αυτή η επανατοποθέτηση όλου του εκτελέσιμου πρέπει να γίνεται σε κάθε εκτέλεση. Αν όμως το ΛΣ παρέχει υποσύστημαμηχανισμό εικονικής μνήμης, τότε αυτό το βήμα δεν είναι απαραίτητο αφού κάθε διεργασία έχει έναν πλήρη, ιδιωτικό χώρο εικονικών διευθύνσεων στη διάθεσή της, με τοντο μηχανισμόυποσύστημα εικονικής μνήμης του [[πυρήνας (υπολογιστές)|πυρήνα]] να αναλαμβάνει την αντιστοίχιση με τη φυσική μνήμη (αχρηστεύοντας έτσι την επανατοποθέτηση [[χρόνος φόρτωσης|χρόνου φόρτωσης]]). ΕνΣε πάσηκάθε περιπτώσειπερίπτωση, μόλις ο φορτωτής ολοκληρώσει την εργασία του τερματίζεται και η νέα διεργασία είναι έτοιμη προς εκτέλεση. Το πότε θα αρχίσει πραγματικά να εκτελείται είναι θέμα του [[χρονοπρογραμματιστής|χρονοπρογραμματιστή]] του πυρήνα.

Οι βιβλιοθήκες μπορείμπορούν να είναι ''στατικές'' ή ''δυναμικές'', καθώς και ''κοινόχρηστες'' ή μη. Όταν ένα πρόγραμμα καλεί υποπρογράμματα από στατικές βιβλιοθήκες, ο συνδέτης (ο οποίος συμβουλεύεται κατάλληλα αρχεία ρυθμίσεων ή το ΛΣ για να βρει τις βιβλιοθήκες) ενσωματώνει πραγματικά τον αντικειμενικό τους κώδικα στο εκτελέσιμο που παράγει και επανατοποθετεί κατάλληλα τις διευθύνσεις μνήμης σε [[χρόνος σύνδεσης|χρόνο σύνδεσης]]. Αντίθετα, οι δυναμικές βιβλιοθήκες ενσωματώνονται και επανατοποθετούνται στον τελικό κώδικα απευθείας στη μνήμη και ενώ το πρόγραμμα εκτελείται, με αποτέλεσμα τα εκτελέσιμα αρχεία να έχουν σαφώς μικρότερο μέγεθος (αφού περιέχουν απλώς οδηγίες προς έναν συνδέτη [[χρόνος εκτέλεσης|χρόνου εκτέλεσης]], παρεχόμενου από το ΛΣ, αντί για τον ίδιο τον αντικειμενικό κώδικα των καλούμενων υποπρογραμμάτων βιβλιοθήκης), αλλά να απαιτείται η μόνιμη παρουσία του αντικειμενικού αρχείου της βιβλιοθήκης στο σύστημα αρχείων προκειμένου να είναι δυνατή η εκτέλεση του προγράμματος. Επίσης οι δυναμικές βιβλιοθήκες μπορούν να είναι κοινόχρηστες, δηλαδή να υπάρχει μόνο ένα αντίγραφό τους το οποίο διαμοιράζεται σε πολλαπλές διεργασίες που τις χρησιμοποιούν ταυτόχρονα. Η κοινοχρησία μπορεί να συμβαίνει είτε μόνο στον δίσκο (να υπάρχει δηλαδή ένα μόνο αντικειμενικό αρχείο της βιβλιοθήκης), όπως συμβαίνει με τα αρχεία με επέκταση «.dll» στα Windows, είτε και στη μνήμη (να φορτώνεται μόνο μία φορά η βιβλιοθήκη στη μνήμη RAM και όσα προγράμματα τη χρησιμοποιούν να απεικονίζουν το τμήμα μνήμης που καταλαμβάνει στον ιδιωτικό, εικονικό τους χώρο διευθύνσεών τουςδιευθύνσεων), όπως συμβαίνει με τα αρχεία με επέκταση «.so» στο Unix. Επειδή το μορφότυπο αρχείου των βιβλιοθηκών είναι ίδιο με των αυτόνομων εκτελέσιμων και αντικειμενικών αρχείων, ακόμα κι ένα εκτελέσιμο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κοινόχρηστη βιβλιοθήκη, αρκεί να περιέχει έναν πίνακα συμβόλων για χρήση από τον συνδέτη χρόνου εκτέλεσης, με πληροφορίες για τις συναρτήσεις και τις δομές δεδομένων που εξάγει.

Η εξάπλωσηδιάδοση του [[αντικειμενοστρεφής προγραμματισμός|αντικειμενοστρεφούς προγραμματισμού]] στις αρχές της [[Δεκαετία 1990|δεκαετίας του 1990]] έκανε επιτακτική την ανάγκη προτυποποίησης ενός μορφοτύπου αντικειμενικών αρχείων βιβλιοθηκών που δεν θα περιείχαν μεμονωμένες [[δομή δεδομένων|δομές δεδομένων]] και διαδικασίες, αλλά [[Κλάση (υπολογιστές)|κλάσεις]]. Η κληρονομικότητα όμως, έμφυτο και ισχυρό χαρακτηριστικό της αντικειμενοστρέφειας, δυσχέραινε αυτήν την προσπάθεια, αφού για να οριστεί μία ''μέθοδος'' (η αντικειμενοστραφής «εκδοχή» της διαδικασίας) δεν επαρκεί το πλήρες αναγνωριστικό της και το σημείο εισόδου του κώδικά της, αλλά χρειάζεται και μια λίστα των κλάσεων από τις οποίες κληρονομείται. Παράλληλα την ίδια στιγμή είχαν γίνει δημοφιλή τα [[κατανεμημένη επεξεργασία|κατανεμημένα συστήματα]] λογισμικού, τα οποία επέτρεπαν σε ένα πρόγραμμα να εκτελεί διαφανώς κλήσεις σε απομακρυσμένες διαδικασίες, ο κώδικας των οποίων ήταν τοποθετημένος σε κάποιον άλλον κόμβο ενός [[δίκτυο υπολογιστών|δικτύου υπολογιστών]]. Οι ενδιαφερόμενες εταιρίες, λοιπόν, περί το 1995, προτυποποίησαν διάφορα μορφότυπα αντικειμενικών αρχείων βιβλιοθηκών κλάσεων, οι μέθοδοι των οποίων μπορούσαν να εκτελεστούν σε διαφορετικά ΛΣ και να προσπελαστούν από διάφορες γλώσσες προγραμματισμού. Συνήθως οι βιβλιοθήκες αυτές διατίθονταν σε δύο εκδόσεις: μία απλή και μία κατανεμημένη, η οποία λειτουργούσε ως [[ενδιάμεσο λογισμικό]] και υποστήριζε απομακρυσμένη πρόσβαση και κλήση μεθόδων.