Delphi中的包（一）：关于exe的编译、连接和执行

最近搞Delphi，发现原来的程序中使用了很多包，但是总是处于懵懵懂懂的状态。索性来好好研究一下这个问题，可能要花一些时间。所以首先把需要分析的问题列出来：
什么是包？什么是exe？它们在组成上有什么不同？包跟dcu是什么关系？dcp是干什么的？这些文件在编译时是什么关系？又是怎么装载的？装载了以后怎么样操作包？dll可以exports，但是为什么delphi帮助中不提包的exports，但是有些代码却又在包中使用exprots？

首先来看看delphi的编译过程。delphi的工程中有两类：包和程序，前者的后缀为dpk，后者为dpr。从简单的开始，先来搞dpr。根据delphi的帮助文档，一个典型的dpr文件的结构如下：
 1 program Editor;
 2    
 3     uses
 4       Forms, {change to QForms in Linux}
 5       REAbout in 'REAbout.pas' {AboutBox},
 6       REMain in 'REMain.pas' {MainForm};
 7    
 8     {$R *.res}
 9    
10     begin
11       Application.Title := 'Text Editor';
12       Application.CreateForm(TMainForm, MainForm);
13       Application.Run;
14     end.
其中10行到14行，begin…end很自然就是程序的执行入口。uses部分指明了程序需要使用的一些Unit，这个就比较含糊了，为什么有的会用in指明源代码的位置（这部分是自己向工程中添加的），有的如Forms这个部分，却又不需要？那每个Unit又会uses其它Unit，这个问题似乎越来越复杂了。先看整个源代码的结构：

我猜测编译器第一步首先遍历这张有向图，对每个Unit，如果有必要就对其进行编译，生成对应的dcu。而这个“必要”问题，我开始以为是use这个Unit的语句是带有in的，后来试验发现不对。因为在上面的情况下，Unit3并没有在Unit1的Uses子句中指明路径，但是仍然正确产生了对应的dcu文件。后来使用filemon来监视文件打开情况，发现过程是这样的：对于图中的每个节点，编译器按照当前目录—project属性中的search path—IDE环境中的library path，这样的顺序，搜索节点对应的pas文件，没找到就再来一遍，但是这次搜索的是节点对应的dcu文件。

现在编译搞定了，每个Unit（即pas文件）已经生成了对于的dcu文件，下面的问题是连接。说到连接，问题就复杂了，连接有两种：静态和动态。静态连接就是说把这些dcu全部合并到一起。这样，一个Unit对另一个Unit的调用，就成了程序内部的事情了。这样的好处是快，而且简单，并发共享之类的问题都容易处理。缺点是目标程序很大，而且如果现在要编写另一个程序，而Unit3可以重用的话，则在连接时Unit3.dcu被再次拷贝。这样在两个程序同时运行时，内存中会有两个Unit3的副本，比较浪费。动态连接就是说，两个程序在连接时，仅仅只保留对Unit3的引用，而并不拷贝Unit3的内容。到运行时，把Unit3装入内存，让两个程序公用。Dll和BPL都是动态连接的解决方案。问题在于，delphi中关于连接的选项就只有project|Options|packages菜单中出现，“Build with runtime packages”这句话实在是太模糊了。所以还要再研究一下。
在程序执行的时候，我们可以通过view|debug window|moudles来查看有哪些东西被加载到内存中去了，它们又包含哪些内容。
简便起见，我们建立如下结构的一个程序：

program ProjectEXE;

uses
  Forms,
  Windows,
  UnitFormMain in 'UnitFormMain.pas' {FormMain};

{$R *.res}

begin
  Application.Initialize;
  Application.CreateForm(TFormMain, FormMain);
  Application.Run;
end.

unit UnitFormMain;

interface

uses
  Windows, StdCtrls, Forms, UnitFormAnother,Classes, Controls;

type
  TFormMain = class(TForm)
    Button1: TButton;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
  end;

var
  FormMain: TFormMain;

implementation

{$R *.dfm}

procedure TFormMain.Button1Click(Sender: TObject);
var
  LForm:TFormAnother;
begin
  LForm:=TFormAnother.Create(Application);
  LForm.ShowModal;
  LForm.Free;
end;

end.

unit UnitFormAnother;

interface

uses
  Forms;

type
  TFormAnother = class(TForm)
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
  end;

implementation

{$R *.dfm}

end.

在动态连接之后，还存在一个问题：装入。装入有两种策略，静态也称为自动，由delphi生成代码，在装载exe之前，自动装入包；另一种是动态，即在程序运行时通过编码，指定一个包，把它装入内存。问题在于，我必须搞清楚delphi在什么情况下会自动装入一个包，什么情况下可以避免delphi自作聪明，这样才能灵活地使用包。前面的试验中，只可以看出，在dpr文件执行到begin之前，静态连接的的包就已经装入内存了。具体过程我也不清楚，等下一章开始写自己的包，再来做实验吧。