关键在于操作系统是否可能公开API以及如何使用该API的详细描述。

操作系统提供了一组具有调用约定的api。 调用约定定义了将参数提供给API的方式、返回结果的方式以及如何执行实际调用。

操作系统和为它们创建代码的编译器可以很好地协同工作，所以您通常不必考虑它，只需使用它。

计算机就像一个洋葱，它有很多很多层，从纯硬件的内核到最外层的应用层。每一层都将自己的一部分暴露给下一个外层，这样外层就可以使用内层的一些功能。

以Windows为例，操作系统为运行在Windows上的应用程序公开了所谓的WIN32 API。Qt库使用该API为使用Qt的应用程序提供自己的API。你使用Qt, Qt使用WIN32, WIN32使用较低级别的Windows操作系统，等等，直到它成为硬件中的电信号。

When you try to draw something on the screen, your code calls some other piece of code which calls some other code (etc.) until finally there is a "system call", which is a special instruction that the CPU can execute. These instructions can be either written in assembly or can be written in C++ if the compiler supports their "intrinsics" (which are functions that the compiler handles "specially" by converting them into special code that the CPU can understand). Their job is to tell the operating system to do something.

When a system call happens, a function gets called that calls another function (etc.) until finally the display driver is told to draw something on the screen. At that point, the display driver looks at a particular region in physical memory which is actually not memory, but rather an address range that can be written to as if it were memory. Instead, however, writing to that address range causes the graphics hardware to intercept the memory write, and draw something on the screen. Writing to this region of memory is something that could be coded in C++, since on the software side it's just a regular memory access. It's just that the hardware handles it differently. So that's a really basic explanation of how it can work.

硬件是允许这一切发生的原因。您可以将图形存储器看作一个大数组(由屏幕上的每个像素组成)。要绘制到屏幕上，您可以使用c++或任何允许直接访问该内存的语言写入该内存。该内存恰好可以被显卡访问或位于显卡上。

在现代系统中，由于各种限制，直接访问图形存储器需要编写驱动程序，因此您可以使用间接方法。库创建一个窗口(实际上只是一个像其他图像一样的图像)，然后将该图像写入图形内存，然后GPU将其显示在屏幕上。除了写入特定内存位置的能力之外，该语言不需要添加任何东西，这就是指针的作用。

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。

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。