Programmbibliothek: Definition und Grundlagen

Eine Programmbibliothek (oder auch Code Library) ist eine Sammlung von vorgefertigten Codes, Routinen, Klassen und Funktionen, die Entwicklern hilft, wiederkehrende Aufgaben schneller zu erledigen: Mithilfe der Bibliotheken können sie häufig benötigte Funktionen einfach wiederverwenden, anstatt sie jedes Mal neu schreiben zu müssen. Zudem bieten Programmbibliotheken Lösungen für häufig auftretende Probleme und ermöglichen bei der Anwendungsmodernisierung eine effizientere und sicherere Software. Programmbibliotheken sind normalerweise in einem Modul enthalten, das sich leicht in das vom Entwickler geschriebene Hauptprogramm integrieren lässt. Die Funktionen der Bibliothek können vom Hauptprogramm abgerufen und dessen Möglichkeiten so erweitert werden. Dies erfolgt oft über eine klar definierte API (Application Programming Interface), die den Zugriff auf die Bibliotheksfunktionen regelt.

Typen von Code Libraries

Statische Bibliotheken

Eine statische Bibliothek ist eine Sammlung von Programmfunktionen, die während der Erstellung direkt in die ausführbare Datei des Programms integriert werden. Dadurch wird das Programm schneller, da es zur Laufzeit keine zusätzlichen Dateien laden muss. Es bleibt unabhängig von externen Dateien, was die Stabilität erhöht und Fehler durch fehlende oder inkompatible Dateien verhindert. Ein typisches Beispiel für solche Bibliotheken sind .lib-Dateien in der Windows-Programmierung.

Dynamische Bibliotheken

Dynamische Bibliotheken laden ihren Code erst während der Ausführung des Programms. Da das Programm den Code erst bei Bedarf lädt, bleibt die Nutzung flexibler. Dynamische Bibliotheken sind speichereffizienter, da mehrere Programme gleichzeitig auf die Bibliotheken zugreifen können, ohne den Speicherplatz zu überlasten. Beispiele hierfür sind .dll-Dateien unter Windows und .so-Dateien unter Unix/Linux.

Quelltextbibliotheken

Quelltextbibliotheken bestehen aus vorgefertigtem Quellcode, den Entwickler direkt in ihre Programme einfügen und bei Bedarf anpassen können. Im Unterschied zu statischen und dynamischen Bibliotheken liegt der Code hier im lesbaren Format vor und wird gemeinsam mit dem restlichen Programmcode kompiliert. Beispiele für Quelltextbibliotheken sind Header-Dateien (.h) in C/C++, die Deklarationen und Makros enthalten, sowie die dazugehörigen .c oder .cpp Dateien mit dem eigentlichen Quellcode.

Beispiele für bekannte Programmbibliotheken

Java Standard Library beinhaltet eine umfassende Sammlung von Klassen und Funktionen. Sie ist unerlässlich für die Entwicklung von Java-Programmen, wie zum Beispiel für das Erstellen und Verwalten von Datenstrukturen.
NumPy für Python ist eine spezialisierte Bibliothek für numerische Berechnungen, die besonders in wissenschaftlichen Anwendungen von großem Nutzen ist. Sie wird beispielsweise bei komplexen mathematischen Berechnungen oder der Handhabung großer Datensätze verwendet.
Die math-Bibliothek ist eine in vielen Programmiersprachen integrierte Standardbibliothek, die grundlegende mathematische Funktionen für allgemeine Berechnungen bereitstellt, wie zum Beispiel für Logarithmen oder Quadratwurzeln.

Welche Vorteile haben Programmbibliotheken?

Dadurch, dass Programmierer bereits geschriebenen und getesteten Code wiederverwenden können, wird die Softwareentwicklung mit einer Programmbibliothek erheblich vereinfacht. Statt grundlegende Funktionen immer wieder neu zu programmieren, greifen sie auf bewährte Lösungen zurück.
Mit Code Libraries lassen sich Fehlerbehebungen und Softwaretests schneller und kosteneffizienter durchführen.
Code-Updates können einmalig in der Bibliothek vorgenommen werden und gelten dann für alle betroffenen Programme.
Regelmäßig aktualisierte und gewartete Programmbibliotheken bieten mehr Sicherheit. Die kontinuierlichen Sicherheitsupdates und Patches beheben Schwachstellen und schützen die Anwendungen vor Sicherheitsrisiken.

Was ist der Unterschied zwischen Programmbibliothek und Framework?

Sowohl Programmbibliotheken als auch Frameworks erweitern die Funktionen, denen Entwicklern bei der Softwareentwicklung zur Verfügung stehen. Dennoch gibt es Unterschiede: Während eine Programmbibliothek vorgefertigte Codes bzw. Codemodule bereitstellt, funktionieren Frameworks eher wie Programmgerüste, die die gesamte Architektur und das Design der Anwendung vorgeben. Zudem zeigen Frameworks auf, an welchen Stellen noch Anpassungen notwendig sind. Bibliotheken sind flexibel und können nach Bedarf genutzt werden, während Frameworks einen festen Rahmen setzen, innerhalb dessen der Code geschrieben werden muss.

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