Тема 6.5 Возможные подходы в реализации многомодульных программ

Разбиение исходного текста программы на несколько файлов делает этот текст более понятным для программиста или нескольких программистов, участвующих в создании программного продукта. Однако остаётся нерешёнными ещё несколько задач:

Программа-транслятор работает со всем исходным текстом целиком, ведь она соединяет все файлы перед трансляцией вместе. Поэтому время трансляции исходного текста программы остаётся значительным (и даже возрастает). В то же самое время программа никогда не переписывается целиком. Обычно изменяется только небольшой участок программы.

При назначении переменных их количество ограничено программой-транслятором и может быть исчерпано при написании программы.

Различные программисты, участвующие в создании программного продукта могут назначать одинаковые имена для своих переменных и при попытке соединения файлов в единую программу обычно возникают проблемы.

Все эти проблемы могут быть решены при раздельной трансляции программы. То есть было бы неплохо уметь транслировать каждый файл с исходным текстом программы отдельно и соединять затем готовые оттранслированные участки программы.

Компиляторы, которые позволяют транслировать отдельные участки программы называются компиляторами с раздельной трансляцией.

Исходный текст программы, который может быть отдельно оттранслирован, называется программным модулем.

Оттранслированный программный модуль сохраняется в виде отдельного файла в объектном формате, где кроме машинных команд сохраняется информация о именах переменных, адресах команд, требующих модификации при объединении модулей в единую программу и отладочная информация.

Раздельная трансляция программы возможна при использовании двух программ: транслятора исходного текста программы и редактора связей.

Программа редактор связей позволяет объединять несколько объектных файлов (модулей) в один. Для объединения нескольких модулей в исполняемую программу имена всех модулей передаются в редактор связей в качестве параметров при запуске этой программы. Пример вызова редактора связей из командной строки DOS для объединения трёх модулей:

rl51. exe progr. obj, modul1. obj, modul2. obj

В результате работы редактора связей в этом примере будет создан исполняемый модуль с именем progr.

На первый взгляд раздельная трансляция не должна вызывать каких либо проблем. Однако это не так. При компиляции исходного текста программы транслятор составляет таблицу ссылок на константы, переменные и команды. Если при втором просмотре исходного текста программы, во время которого формируется объектный модуль, транслятор не обнаружит имени переменной или метки в своей таблице, то будет сформировано сообщение об ошибке и объектный модуль будет стёрт с диска компьютера.

Для того, чтобы транслятор вместо формирования сообщения об ошибке записал в объектный модуль информацию, необходимую для редактора связей, нужно использовать специальные директивы ссылок на внешние переменные или метки. Обычно эти директивы называются PUBLIC (общие) и EXTRN (внешние). Для ссылки на переменную или метку используется директива EXTRN. В этой директиве перечисляются через запятую метки и переменные, точное значение которых редактор связей должен получить из другого модуля и модифицировать все команды, в которых эти метки или переменные используются. Пример использования директивы EXTRN на языке программирования ASM-51:

EXTRN DATA (BufInd, ERR)

EXTRN CODE (Podprogr)

Для того, чтобы редактор связей мог осуществить связывание модулей в единую программу, переменные и метки, объявленные по крайней мере в одном из модулей как EXTRN, в другом модуле должны быть объявлены как доступные для всех модулей при помощи директивы PUBLIC. Пример использования директивы PUBLIC на языке программирования ASM-51:

PUBLIC BufInd, Parametr

PUBLIC Podprogr, ? Podprogr? Byte

Использование нескольких модулей при написании программы увеличивает скорость трансляции и, в конечном итоге, скорость написания программы. Однако объявления переменных и имён подпрограмм внешних модулей загромождают исходный текст модуля. Кроме того, при использовании чужих модулей трудно объявить переменные и подпрограммы без ошибок. Поэтому обычно объявления переменных, констант и предварительные объявления подпрограмм хранят во включаемых файлах, которые называются файлами-заголовками. Правилом хорошего тона считается при разработке программного модуля сразу же написать файл-заголовок для этого модуля, который может быть использован программистами, работающими с Вашим программным модулем.