我正在学习c++,我刚刚开始学习Qt的一些功能来编写GUI程序。我问了自己以下问题:
c++以前没有语法能够要求操作系统提供一个窗口或一种通过网络进行通信的方式(我承认我也不完全理解api),它是如何通过c++本身编写的库突然获得这些功能的?在我看来,这一切都是可怕的循环。你能在这些库中找到哪些c++指令?
我知道这个问题对一个有经验的软件开发人员来说似乎微不足道,但我已经研究了几个小时,没有找到任何直接的回答。这已经到了我无法理解Qt教程的地步,因为库的存在对我来说是不可理解的。
我正在学习c++,我刚刚开始学习Qt的一些功能来编写GUI程序。我问了自己以下问题:
c++以前没有语法能够要求操作系统提供一个窗口或一种通过网络进行通信的方式(我承认我也不完全理解api),它是如何通过c++本身编写的库突然获得这些功能的?在我看来,这一切都是可怕的循环。你能在这些库中找到哪些c++指令?
我知道这个问题对一个有经验的软件开发人员来说似乎微不足道,但我已经研究了几个小时,没有找到任何直接的回答。这已经到了我无法理解Qt教程的地步,因为库的存在对我来说是不可理解的。
当前回答
C和c++有两个属性,允许OP所谈论的所有这些可扩展性。
C和c++可以访问内存 C和c++可以调用非C或c++语言中的汇编代码。
在内核或基本的非保护模式平台中,外围设备(如串口或磁盘驱动器)以与RAM相同的方式映射到内存映射中。内存是一系列的开关,翻转外围设备的开关(比如串口或磁盘驱动器)可以让外围设备做一些有用的事情。
在保护模式操作系统中,当用户希望从用户空间访问内核时(比如写入文件系统或在屏幕上绘制像素),需要进行系统调用。C语言没有指令来进行系统调用,但是C语言可以调用汇编代码来触发正确的系统调用,这就是为什么C代码可以与内核对话。
为了使特定平台的编程更容易,系统调用被包装在更复杂的函数中,这些函数可以在自己的程序中执行一些有用的函数。可以直接调用系统调用(使用汇编程序),但是使用平台提供的一个包装器函数可能更容易。
还有另一层API比系统调用有用得多。以malloc为例。这不仅会调用系统来获取大块的内存,而且还会通过对正在发生的事情进行所有簿记来管理这些内存。
Win32 api用一个公共平台小部件集包装了一些图形功能。Qt更进一步,以跨平台的方式包装了Win32(或X Windows) API。
从根本上讲,C编译器将C代码转换为机器代码,由于计算机被设计为使用机器代码,所以你应该期望C能够完成计算机所能完成的大部分工作。包装器库所做的一切都是为您做繁重的工作,这样您就不必做了。
其他回答
C和c++有两个属性,允许OP所谈论的所有这些可扩展性。
C和c++可以访问内存 C和c++可以调用非C或c++语言中的汇编代码。
在内核或基本的非保护模式平台中,外围设备(如串口或磁盘驱动器)以与RAM相同的方式映射到内存映射中。内存是一系列的开关,翻转外围设备的开关(比如串口或磁盘驱动器)可以让外围设备做一些有用的事情。
在保护模式操作系统中,当用户希望从用户空间访问内核时(比如写入文件系统或在屏幕上绘制像素),需要进行系统调用。C语言没有指令来进行系统调用,但是C语言可以调用汇编代码来触发正确的系统调用,这就是为什么C代码可以与内核对话。
为了使特定平台的编程更容易,系统调用被包装在更复杂的函数中,这些函数可以在自己的程序中执行一些有用的函数。可以直接调用系统调用(使用汇编程序),但是使用平台提供的一个包装器函数可能更容易。
还有另一层API比系统调用有用得多。以malloc为例。这不仅会调用系统来获取大块的内存,而且还会通过对正在发生的事情进行所有簿记来管理这些内存。
Win32 api用一个公共平台小部件集包装了一些图形功能。Qt更进一步,以跨平台的方式包装了Win32(或X Windows) API。
从根本上讲,C编译器将C代码转换为机器代码,由于计算机被设计为使用机器代码,所以你应该期望C能够完成计算机所能完成的大部分工作。包装器库所做的一切都是为您做繁重的工作,这样您就不必做了。
您的c++程序使用Qt库(也是用c++编写的)。Qt库将使用Windows CreateWindowEx函数(在kernel32.dll中用C编写)。或者在Linux下,它可能使用Xlib(也是用C编写的),但它也可以发送原始字节,在X协议中意味着“请为我创建一个窗口”。
与你的两难问题相关的是“第一个c++编译器是用c++编写的”的历史注释,尽管实际上它是一个带有一些c++概念的C编译器,足以编译第一个版本,然后它可以编译自己。
类似地,GCC编译器使用GCC扩展:它首先被编译到一个版本,然后用于重新编译自身。(GCC构建说明)
语言(如c++ 11)是纸上的规范,通常用英语编写。看看最新的c++ 11草案(或者从ISO供应商那里购买昂贵的最终规范)。
你通常使用带有语言实现的计算机(原则上你可以在没有任何计算机的情况下运行c++程序,例如使用一群人类奴隶来解释它;那样既不道德又低效)
你的c++实现通常工作在某个操作系统之上,并与它通信(使用一些特定于实现的代码,通常在一些系统库中)。通常这种通信是通过系统调用完成的。在instance into syscalls(2)中查找Linux内核上可用的系统调用列表。
从应用程序的角度来看,系统调用是一个基本的机器指令,就像x86-64上的SYSENTER一样,具有一些约定(ABI)。
在我的Linux桌面上,Qt库位于X11客户端库之上,通过X Windows协议与X11服务器Xorg通信。
在Linux上,在可执行文件上使用ldd来查看对库的依赖项的(长)列表。在正在运行的进程上使用pmap查看在运行时“加载”了哪些文件。顺便说一句,在Linux上,你的应用程序可能只使用免费软件,你可以研究它的源代码(从Qt,到Xlib, libc,…内核)以了解更多正在发生的事情
c++是如何…突然通过库获得这些功能 用c++写的?
使用其他库并没有什么神奇的。库是可以调用的简单的大函数包。
假设你在写一个这样的函数
void addExclamation(std::string &str)
{
str.push_back('!');
}
现在如果你包含这个文件,你可以写addex叹号(myVeryOwnString);。现在你可能会问,“c++是怎么突然有能力在字符串中添加感叹号的?”答案很简单:你写一个函数来做这件事,然后你调用它。
因此,要回答你关于c++如何通过c++编写的库获得绘制窗口的能力的问题,答案是相同的。其他人写函数来做这些,然后编译它们,并以库的形式提供给你。
其他问题回答了窗口绘图的实际工作方式,但你听起来对库的工作方式感到困惑,所以我想解决你问题中最基本的部分。
我如何看待这个问题,这实际上是一个编译器的问题。
这样看,你用汇编写了一段代码(你可以用任何语言写),它把你新写的语言(你想把z++称为汇编)翻译成汇编,为了简单起见,让我们称它为编译器(它是编译器)。
现在你给了这个编译器一些基本的函数,这样你就可以写int,字符串,数组等等,实际上你给了它足够的能力,所以你可以用z++来写编译器本身。现在你有了一个用z++编写的z++编译器,非常简洁。
更酷的是,现在您可以使用编译器已有的功能为其添加功能,从而通过使用以前的功能扩展z++语言的新功能
举个例子,如果你写了足够多的代码来绘制任何颜色的像素,那么你可以使用z++扩展它来绘制任何你想要的东西。