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
我认为你忽略了系统调用的概念。每个操作系统都提供了大量的资源和功能,您可以利用它们来做与操作系统相关的底层工作。即使当您调用常规的库函数时,它也可能在幕后进行系统调用。
系统调用是一种利用操作系统强大功能的低级方式,但使用起来可能复杂且麻烦,因此通常被“包装”在api中,这样您就不必直接处理它们。但实际上,几乎所有涉及O/S相关资源的操作都将使用系统调用,包括打印、网络和套接字等。
在windows的情况下,微软windows已经把它的GUI写进了内核,所以有一些系统调用来创建窗口,绘制图形等。在其他操作系统中,GUI可能不是内核的一部分,在这种情况下,据我所知,不会有任何与GUI相关的系统调用,您只能在更低的级别上使用任何可用的低级图形和输入相关调用。
其他回答
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)
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。
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。
你是对的,一般来说,图书馆不能使任何不可能的事情成为可能。
但是库并不一定要用c++来编写才能被c++程序使用。即使它们是用c++编写的,它们也可能在内部使用其他不是用c++编写的库。因此,c++没有提供任何方法来做这件事的事实并不妨碍它被添加,只要在c++之外有某种方法来做这件事。
在相当低的级别上,c++(或C)调用的一些函数将用汇编编写,并且该汇编包含所需的指令,以完成在c++中不可能(或不容易)的操作,例如调用一个系统函数。此时,该系统调用可以做计算机能够做的任何事情,因为没有任何东西可以阻止它。