�ݺ�ߣ

Системное программное обеспечение
Лекция 4

Тема 1. Системное программное обеспечение

План лекции:
 Соглашения по оформлению программного кода
 Win API и типы данных
 Разработка DLL в Lazarus
 Статическое связывание DLL
 Динамическое связывание DLL

Соглашения по идентификаторам. Подбор
идентификаторов
 Все идентификаторы должны выбираться из соображений
читаемости и максимальной семантической
нагрузки.
Плохо Хорошо
const UU = 0.0001;
var Kk : Integer;
Zz : String;
const
Eps = 0.0001; { точность }
var
Sum : Integer;{ сумма }
Message: String; { сообщение }

Соглашения по идентификаторам. Подбор
 Идентификаторы рекомендуется подбирать из слов
английского языка.
procedure Zvuk(Chast,
Dlit: Word);
procedure Beep(Hertz, MSec:
Word);

Соглашения по идентификаторам. Написание
 Зарезервированные слова языка Free Pascal писать только
маленькими буквами:
type, var, const; procedure, function; begin, end; if,
then, else; repeat, until; case; while; and, not, or; unit,
uses, interface, implementation.
 В любых идентификаторах каждое слово, входящее в
идентификатор, писать, начиная с большой
буквы, остальные буквы -- маленькие. Не использовать
символ подчеркивания "_".
var
NextX, LastX: Real;
BeepOnError: Boolean;

Соглашения по идентификаторам. Написание
 Идентификаторы, состоящие из одной буквы, писать
большой буквой, если они
не являются счетчиками циклов.
A := A + B;
B := A - B;
A := A - B;
{ удалить звено c номером I из списка L }
procedure DeleteNode(var L: List; I: Word);
for i := 1 to N do
for j := 1 to N do
A[i, j] := (i + j) / 2;

Структура программы
 Пролог, директива подключения внешних модулей, блоки
объявления и основной блок программы начинаются на одном
уровне по вертикали, то есть первые символы ключевых слов
program, uses, type, const, var и begin/end основного блока
должны располагаться друг под другом.
program ИмяПрограммы;
uses
{ Перечисление подключаемых модулей здесь }
type
{ Типы объявляются здесь }
const
{ Константы объявляются здесь }
var
{ Переменные объявляются здесь }
begin
{ Операторы программы здесь }
end.

Объявление переменных
 В одной синтаксической конструкции объявления
переменной нужно объявлять одну переменную.
var
a, b: Integer;
var
a: Integer;
b: Integer;

Соглашения по читаемости программ
 "Лесенка" должна отражать структурную вложенность
языковых конструкций. Рекомендуется отступ не менее
2-х и не более 8-и пробелов. Принятого отступа нужно
придерживаться во всем тексте программы.

Правила написания
конструкции if then
if <условие> then
begin
<операторы>
end;
if <условие> then <оператор>;
<оператор>;
begin
end
else
begin
end;

конструкции while do
while <условие> do
begin
end;
while <условие> do <оператор>;
while <условие> do
<оператор>;

конструкции for
for <счетчик> := <нач. знач.> to <конеч. знач.> do
begin
end;
for <счетчик> := <нач. знач.> to <конеч. знач.> do
<оператор>;

конструкции case
case <выражение> of
<выражение> : <оператор>;
…
end;
<выражение> : <оператор>;
…
else
<оператор>
end;
<выражение> :
begin
end;
end;

Другие соглашения
 Операнды бинарных операций (+, := и т.п.) отделять от знака
операции одним пробелом " ".
Например: Sum := A + B;
 При перечислении идентификаторов после запятой ","
ставить один пробел " ".
WriteLn('Сумма: ', A + B, ';', 'Разность: ', A - B,
'.');
Всегда писать символ-разделитель операторов ";" (сразу же
после оператора).
После символа-спецификатора типа ":" ставить один пробел " ".
var
i: Integer;

Спецификация процедур и функций
 Для каждой пользовательской процедуры или функции
должна быть описана в виде комментария
спецификация, содержащая следующую информацию:
а) назначение процедуры или функции;
б) описание семантики параметров-значений (параметров,
передаваемых по значению), если она неочевидна;
в) описание семантики параметров-переменных
(параметров, передаваемых по ссылке), если она
неочевидна.
г) для функции: описание семантики возвращаемого
значения, если она неочевидна.

 семантика параметров и возвращаемого значения очевидна
function IsLeapYear(Y: Word): Boolean;
{ возвращает True, если год Y -- високосный }
 семантика параметров очевидна, семантика возвращаемого
значения неочевидна
function DayOfWeek(D, M, Y: Word): Byte;
{ Возвращает день недели даты D/M/Y;
год Y должен быть в отрезке 1582..4902;
результат: ВСК = 0, ПНД = 1, ВТР = 2, ... СБТ = 6 }

const
MaxN = 10;
type
Matrix = array [1..MaxN, 1..MaxN] of Real;
Vector = array [1..MaxN] of Real;
procedure Gauss(A: Matrix;
B: Vector;
Eps: Real;
var X: Vector;
var HasSolution: Boolean;
var NumOfRoots: Integer;
var Det: Real;
var AForReverse: Matrix;
var BForReverse: Vector);

Спецификация пользовательского
программного файла или модуля
Программный файл или модуль (unit) должен начинаться со
спецификации в виде комментария, содержащего
следующую информацию:
а) идентификация (имя) файла;
б) фамилия автора;
в) дата написания файла;
г) версия языка компилятора Pascal и -- если требуется --
замечания по компиляции программы (модуля) в других
версиях языка;
д) назначение программы (модуля);

Домашнее задание
 Оформить код лабораторной работы №1 согласно
соглашениям, распечатать и сдать на проверку.
 + титульный лист, где ФИО, группа, название
дисциплины
 + исходное задание.
 Код вставлять в виде скриншотов (открыть .pas в
блокноте) достаточного для комфортного просмотра
разрешения.

Соответствие типов в системном
программировании
 При разработке системных программ от программиста
требуется четкое и правильное понимание представления
каждого типа в памяти компьютера, умение
преобразовывать типы данных и заранее прогнозировать
результаты таких преобразований.
 Наиболее эффективным с точки зрения быстродействия и
экономии памяти являются типы данных, размер которых
равен разрядности процессора и операционной системы.
 При разработке системных программ, библиотек, модулей
под управлением 32-х разрядных операционных систем
семейства Microsoft Windows практически всегда
используются 32-х битные (4 байта) переменные.

Логические типы в Free Pascal

Логический тип при вызове функций API
 Логические переменные представляются в подавляющем
большинстве случаев четырехбайтовой переменной,
нулевое значение которой трактуется как «ложь»,
ненулевое – как «истина».
 В языке Free Pascal для описания таких переменных
предназначен тип LongBool.
 Тип Boolean тоже может быть использован, но следует
помнить, что он является однобайтовым.

Числовые типы Free Pascal

Числовой тип при вызове функций API
 Числовые значения также в большинстве случаев хранятся
в четырёхбайтовых переменных.
 В языке Free Pascal для описания таких переменных
предназначены два типа: Integer и Cardinal –
соответственно знаковое и беззнаковое 32-рарядное
целое число.
 Иногда в некоторых функциях API используются
двухбайтовые значения, для них также есть соответствия в
Free Pascal.
 Выбор конкретного типа зависит от требований к
диапазону значений и занимаемой памяти.
 При необходимости возможно преобразование типов.

Тип указатель при вызове функций API
 Указатели на объекты, структуры, значения обычно
представляются типами, различными по описанию, но
общими по представлению в памяти.
 Базовым типом для хранения указателей в Free Pascal
является тип Pointer.
 Также определены большое количество различных
типизированных указателей, таких как PAnsiString, PString,
PByteArray, PCurrency, PExtended, PShortString и другие.
 В 32-хразрядных операционных системах Microsoft
Windows используется линейная модель памяти, где адрес
ячейки памяти является 32-хразрядным значением.
Следовательно, любой указатель можно рассматривать как
четырехбайтовую переменную, хранящую значение
адреса.

Тип строка при вызове функций API
 Строки при вызове функций API практически всегда
передаются в формате с завершающим нулевым
символом.
 Для описания таких строк в языке Free Pascal
предназначены типы PChar, PansiChar и PWideChar.
 Эти типы являются обычными указателями и к ним
применимо все, написанное выше.

Тип PChar
 Поскольку нам придется иметь дело со строками, то
следует иметь в виду вот что: в динамических библиотеках
рекомендуют применять строковый тип PChar.
 Это связано с тем, что вашей DLL могут пользоваться
программисты, создающие приложения на других
платформах. В среде Windows тип PChar считается
"родным", все WinAPI-функции используют этот тип.
 Внутри DLL-файла можно использовать
любой строковый тип, но для передачи параметров и для
получения результатов лучше использовать PChar.

Преобразование типов: из String в PChar
var
MyString : String;
AnotherString: PChar;
…
MyString := String(AnotherString);
AnotherString := PChar(MyString);

Дескрипторы при вызове функций API
 Дескрипторы различных объектов представляются типами,
такими как HWnd, THandle, HMenu, HINST и др.
 По сути это обычные 32-хразрядные числовые
переменные.

Предпосылки появления DLL
 Современное программирование стало достаточно
сложным, уже написаны километры строк кода, и
некоторые его части время от времени приходится
дублировать в разных программах.
 Если бы каждый программист в каждой новой программе
заново писал весь необходимый код, языки
программирования никогда бы не получили такого
стремительного развития.
 Однако мы в своих проектах можем использовать
инструменты, созданные другими программистами - типы,
процедуры, функции… Мы уже неоднократно подключали
к нашим проектам различные модули и пользовались
описанными в них средствами.

Вопросы
 Какими модулями Вы пользовались при написании
программ?
 Как модули включаются в программах на языке Free
Pascal?

Пример программы
 Подсчет количества цифр в числе.
 Исходный код: DigitCount.pas

Вопрос
 Как мы можем дать возможность другим
программистам использовать функции разработанные
в нашей программе?

Ответ
 Пишем модуль!
 Исходный код: DigitModule.pas

Недостатки модульного подхода
 при использовании модульного подхода, в момент
компиляции проекта в него внедряется весь тот код,
который был описан в модуле => увеличение .exe
файла + загрузка оперативной памяти
 Зависимость от языка - мы можем использовать чужой
код, только если он написан на таком же языке
программирования, каким пользуемся мы.

Выход есть – пишем DLL !!!
 DLL (англ., Dynamic Link Library - Динамически
Подключаемые Библиотеки) - универсальный
механизм внедрения в программу функций и
процедур, написанных другими программистами, и
возможно, на другом языке программирования.
Внедрение происходит не в момент компиляции
проекта, как в случае модулей, а в момент загрузки
готовой программы в оперативную память.

DLL в различных ОС
 В нашем курсе подразумевается, что мы используем
операционную систему семейства Windows, однако
механизм динамически подключаемых библиотек
существует во всех современных операционных
системах.
 В Windows такая библиотека представляет
собой файл *.dll, в Linux и Unix -
*.so (Shared Object Library), а в MacOS X -
*.dylib (Dynamic Shared Library).
 И все эти библиотеки можно создавать с помощью
Lazarus. Учитывая, что мы используем ОС Windows, мы
будем рассматривать создание dll-файлов.

Разработка DLL в Lazarus
 Пример программы
 Исходный код: Digit.pas

Соглашения по вызову процедур
 Чтобы в программе можно было использовать
инструменты из динамических библиотек сторонних
разработчиков, были разработаны специальные
соглашения по вызову процедур. Эти соглашения
определяют различные правила вызова подпрограмм:
как будут передаваться параметры - через стек, через
регистры, через динамическую память; кто
ответственный за очистку стека - вызывающая или
вызываемая программа и т.д. Так, если
используется стек, то чтение будет происходить
справа налево. То есть, последние загруженные
данные будут считаны первыми.

Сведения по соглашениям вызова подпрограмм
Команда вызова
Обработка
параметров
Ответственный за
очистку стека
Разрешена ли
передача
параметров через
регистры
Register Слева-направо Подпрограмма Да
Pascal Слева-направо Подпрограмма Нет
Cdecl Справа-налево Вызывающая
программа
Нет
Stdcall Справа-налево Подпрограмма Нет

Соглашения по вызову процедур
 Для программ на Windows чаще всего используют
соглашение stdcall. А если вы создаете DLL, которую
затем могут использовать Си-программисты, то
указывайте соглашение cdecl.

Вызов DLL из внешней программы
 Библиотеку DLL можно связать с приложением двумя
способами:
 статическим связыванием
 динамическим связыванием

Статическое связывание
 Статическое связывание самое простое, оно
подразумевает, что DLL будет загружена сразу, как
только приложение начнет выполняться. Это самый
простой способ использования DLL, обращение к
процедурам и функциям динамической библиотеки
такое же, как к обычным процедурам и функциям.

Статическое связывание. Недостатки
 при загрузке программы должны подгружаться и все
используемые DLL, а это увеличивает время загрузки
 чтобы пользователь мог работать с программой, он
должен иметь все эти используемые DLL
 при статическом связывании все
загруженные DLL занимают память всё время, что
работает программа, вне зависимости от того,
использует ли она эти DLL в настоящее время, или нет.

Статическое связывание. Пример программы
 Исходный код: StaticDLL.pas

Динамическое связывание
 Динамическое связывание подразумевает, что
требуемая DLL будет подгружаться только тогда, когда
требуется выполнить какую-то процедуру или
функцию из неё. После чего DLL можно выгрузить,
освободив память.

Динамическое связывание. Достоинства и
недостатки
 Плюсы в том, что программу можно использовать, не
имея всех DLL. Загрузка программы будет
осуществляться быстрее, поскольку DLL будут
подгружаться по мере необходимости, а не вместе с
программой.
 Минусы же в том, что из-за необходимости
подгружать и выгружать библиотеку, будет
увеличиваться время обращения к её функциям и
процедурам. Кроме того, само обращение к ним будет
намного сложнее.

Динамическое связывание. Пример программы
 Исходный код: DynamicDLL.pas

Спасибо за внимание!
Вопросы?

�ݺ�ߣ

лекция 4

Recommended

More Related Content

What's hot (20)

Viewers also liked (18)

Similar to лекция 4 (20)

лекция 4