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.
“Build with runtime packages”不打钩的时候，是静态连接的。有向图中出现的所有Unit都包含在目标文件中了，整个exe有356k，而两个Unit各自只有4k。
现在来动态。“Build with runtime packages”打钩，现在发现运行时ProjectEXE.exe文件只包含四个部分：两个Form、一个SysInit.pas、一个ProjectEXE.dpr；与此同时进程树里面多了两个bpl：rtl60和vcl60，它们的内容就是刚才静态连接中出现的那些Unit。现在ProjectEXE.exe只有16k。也就是说，有向图中的Unit，一部分放在exe中了，另一部分放在bpl中了。但是根据什么来划分呢？是根据uses子句，还是根据这里“Build with runtime packages”中的列表？继续测试，发现：如果列表中仅包含vcl60，则加载到内存中的还是两个bpl加一个exe；如果列表中只包含rtl60，则内存中仅包含rtl60和exe，但是exe的内容发生了变化：里面的Unit增多了，而且基本都是vcl60包里面的。我猜想应该是rtl和vcl包之间存在require关系。这个留到下一步再测试。但是初步估计连接过程中，肯定会利用包列表，将那些已经在包中存在的Unit从exe中排除出去。
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。
