6

Среди преимуществ использования динамических библиотек перед статическими значится пункт экономии ресурсов системы, т.е. библиотека загружается в памяти единожды и используется сразу несколькими процессами (в смысле если библиотека уже загружена другим процессом, повторная загрузка выполняться не будет). Отсюда вопрос: куда же на самом деле загружается динамическая библиотека, если Windows позволяет использовать загруженный код нескольким процессам? В адресное пространство процесса? Но ведь тогда, когда процесс загрузивший DLL прекратить работу и выгрузится из памяти операционной системой, другой процесс потерпит фиаско!

2
  • 2
    Такой код pastebin.com/v1wjFE4j работает без проблем (ни разу не столкнулся с ошибкой). Хотя, по-хорошему, я обязан пользоваться LoadLibrary() вместо GetModuleHandle(). Скорее всего, LoadLibrary проверяет, загружена ли DLL или нет, - в этом и экономия. 1 дек 2017 в 18:12
  • Книга про Linux, но принципиальной разницы нет, поэтому, возможно будет для вас чем-то полезна: "Компоновщики и загрузчики".
    – user239133
    1 дек 2017 в 18:40

1 ответ 1

7

Куда же на самом деле загружается динамическая библиотека, если Windows позволяет использовать загруженный код нескольким процессам? В адресное пространство процесса? Но ведь тогда, когда процесс загрузивший DLL прекратить работу и выгрузится из памяти операционной системой, другой процесс потерпит фиаско!

Верно. Поэтому для библиотек используется такой объект операционной системы, как файловое отображение. Упрощённо говоря, это буфер в физической памяти, отдельные части которого программы могут отображать в своё адресное пространство. Стоит отметить, что непосредственно буфер они не видят, он вне зоны их досягаемости; для создания отображения программы должны попросить об этом операционную систему.

Этот буфер может быть привязан к какому-то файлу, тогда его содержимое будет равно содержимому файла, и все изменения на одной стороне будет транслироваться на другую.

Также буфер может быть открыт в гибридном режиме, при котором его начальное содержимое копируется из файла, но дальнейшие изменения обратно не транслируются. Официально это называется Copy-on-Write, копирование при записи, — то есть при записи в участок файла поверх него как бы создаётся перехватывающая заплатка с копией содержимого этого участка.

Но самое главное — файловое отображение, как и файл, не принадлежит какому-то отдельному процессу, то есть это разделяемый ресурс. Если несколько программ запрашивают отображение одного и того же файла с одними и теми же правами доступа, они будут работать с одним и тем же отображением, не подозревая об этом. Соответственно и уничтожение этого буфера с закрытием соответствующего файла произойдёт только после закрытия всех его экземпляров у всех процессов-пользователей.

С точки зрения операционной системы это выглядит так:

Виртуальная памяти процессов — физическая память — файл на диске. Иллюстрация взята из статьи «File Mapping» в MSDN

Теперь о том, как это применимо к библиотекам и многократно запущенным программам. Сначала загрузчик просто открывает исполняемый файл. Затем он читает его заголовок и для каждой его секции создаёт отдельное файловое отображение с правами, указанными в заголовке этой секции: для кода, ресурсов, константных данных и изменяемых данных. Причём последнее отображается в режиме Copy-on-Write, чтобы у каждой программы библиотека обладала собственным набором переменных.


Выше я написал упрощённое объяснение, необходимое для понимания концепции. Теперь расскажу о том, как всё это работает на низком уровне.

Как я уже писал, работа буфера обеспечена куском физической памяти, фрагменты которого отображаются на виртуальную память процессов. Иными словами, когда программа просит операционную систему создать отображение с такими-то правами доступа для такого-то участка такого-то файла, операционная система модифицирует некоторые записи в таблице соответствия, в результате чего какой-то ранее нечитаемый диапазон страниц адресного пространства начинает отображаться на участок внутри буфера.

Это возможно благодаря принципам организации работы виртуальной памяти:

(Иллюстрация взята из ответа на вопрос «Какую модель памяти сегментную или страничную использует windows, linux, macos?»)

Именно указатель на начало этого диапазона и возвращают функции MapViewOfFile() на Windows и mmap() на Linux.

6
  • Процесс, впервые загружающий конкретную DLL, получает адрес из LoadLibrary, но откуда другие процессы узнают адрес расположения этой DLL в памяти?
    – D .Stark
    14 окт 2019 в 11:11
  • @D.Stark Тоже от LoadLibrary. А она, в свою очередь, - от ядра ОС, которое и управляет отображениями файлов. 14 окт 2019 в 11:28
  • @D.Stark Перечитал свой ответ спустя прошедшую пару лет и понял, что там было много мелочей, не дающих общего понимания картины. Так что переписал его почти что с нуля; надеюсь, сейчас получилось понятнее. 14 окт 2019 в 12:53
  • Ещё вот интересна проблема передачи указателей на динамически выделенную память из библиотечных функций. Стоит задать отдельный вопрос?
    – D .Stark
    15 окт 2019 в 9:26
  • @D.Stark, да, т. к. это уже другая тема, отличная от загрузки. 15 окт 2019 в 9:31

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge you have read our privacy policy.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.