鏈式維持程式

將一個用戶源程式變為一個可在記憶體中執行的程式，通常都要經過以下幾個步驟：首先是要編譯，由編譯程式(Compiler)將用戶原始碼編譯成若干個目標模組(Object Module)；其次是連結，由連結程式(Linker)將編譯後形成的一組目標模組，以及它們所需要的庫函式連結在一起，形成一個完整的裝入模組(Load Module)；最後是裝入，由裝入程式(Loader)將裝入模組裝入記憶體。鏈式維持程式是指源程式經過編譯後，可得到一組目標模組，再利用連結程式將這組目標模組連結，形成裝入模組。根據連結時間的不同，可把連結分成如下三種：靜態連結，裝入時動態連結，運行時動態連結。

基本介紹

• 中文名：鏈式維持程式
• 外文名：chain maintenance program
• 學科：計算機
• 定義：利用連結程式將這組目標模組連結
• 分類：靜態連結，裝入時動態連結
• 領域：計算機系統

靜態連結方式

我們通過一個例子來說明在實現靜態連結(Static Linking)時應解決的一些問題。在圖1(a)中示出了經過編譯後所得到的三個目標模組 A、B、C，它們的長度分別為 L、M 和 N。在模組 A 中有一條語句 CALL B，用於調用模組 B。在模組 B 中有一條語句 CALL C，用於調用模組 C。B 和C 都屬於外部調用符號，在將這幾個目標模組裝配成一個裝入模組時，須解決以下兩個問題：

圖1

(1) 對相對地址進行修改。在由編譯程式所產生的所有目標模組中，使用的都是相對地址，其起始地址都為 0，每個模組中的地址都是相對於起始地址計算的。在連結成一個裝入模組後，原模組 B 和 C 在裝入模組的起始地址不再是 0，而分別是 L 和 L+M，所以此時須修改模組 B 和 C 中的相對地址，即把原 B 中的所有相對地址都加上 L，把原 C 中的所有相對地址都加上 L+M。

(2) 變換外部調用符號。將每個模組中所用的外部調用符號也都變換為相對地址，如把B 的起始地址變換為 L，把 C 的起始地址變換為 L+M，如圖1(b)所示。這種先進行連結所形成的一個完整的裝入模組，又稱為執行檔。通常都不再拆開它，要運行時可直接將它裝入記憶體。這種事先進行連結，以後不再拆開的連結方式，稱為靜態連結方式。

裝入時動態連結

用戶源程式經編譯後所得的目標模組，是在裝入記憶體時邊裝入邊連結的，即在裝入一個目標模組時，若發生一個外部模組調用事件，將引起裝入程式去找出相應的外部目標模組，並將它裝入記憶體，還要按照圖1所示的方式來修改目標模組中的相對地址。裝入時動態連結方式有以下優點：

(1) 便於修改和更新。對於經靜態連結裝配在一起的裝入模組，如果要修改或更新其中的某個目標模組，則要求重新打開裝入模組。這不僅是低效的，而且有時是不可能的。若採用動態連結方式，由於各目標模組是分開存放的，所以要修改或更新各目標模組是件非常容易的事。

(2) 便於實現對目標模組的共享。在採用靜態連結方式時，每個套用模組都必須含有其目標模組的拷貝，無法實現對目標模組的共享。但採用裝入時動態連結方式，OS 則很容易將一個目標模組連結到幾個套用模組上，實現多個應用程式對該模組的共享。

運行時動態連結

在許多情況下，應用程式在運行時，每次要運行的模組可能是不相同的。但由於事先無法知道本次要運行哪些模組，故只能是將所有可能要運行到的模組都全部裝入記憶體，並在裝入時全部連結在一起。顯然這是低效的，因為往往會有些目標模組根本就不運行。比較典型的例子是作為錯誤處理用的目標模組，如果程式在整個運行過程中都不出現錯誤，則顯然就不會用到該模組。

近幾年流行起來的運行時動態連結方式，是對上述在裝入時連結方式的一種改進。這種連結方式是將對某些模組的連結推遲到程式執行時才進行連結，亦即，在執行過程中，當發現一個被調用模組尚未裝入記憶體時， 立即由 OS 去找到該模組並將之裝入記憶體， 把它連結到調用者模組上。凡在執行過程中未被用到的目標模組，都不會被調入記憶體和被連結到裝入模組上，這樣不僅可加快程式的裝入過程，而且可節省大量的記憶體空間。