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

首先,我觉得有一点误会

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通信的方式,它是如何做到的呢

没有用于操作系统操作的语法。这是语义学的问题。

突然通过c++本身编写的库获得这些功能

操作系统主要是用c编写的。您可以使用共享库(即dll)来调用外部代码。此外,操作系统代码可以在系统调用*或中断上注册系统例程,您可以使用程序集调用这些例程。共享库通常只是为您进行系统调用,因此您可以避免使用内联汇编。

这里有一个很好的教程:http://www.win.tue.nl/~aeb/linux/lk/lk-4.html 它适用于Linux,但原理是相同的。

操作系统如何对显卡、网卡等进行操作?这是一个非常广泛的主题,但大多数情况下你需要访问中断,端口或写入一些数据到特殊的内存区域。由于这些操作是受保护的,所以无论如何都需要通过操作系统调用它们。

其他回答

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。

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)

首先,我觉得有一点误会

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通信的方式,它是如何做到的呢

没有用于操作系统操作的语法。这是语义学的问题。

突然通过c++本身编写的库获得这些功能

操作系统主要是用c编写的。您可以使用共享库(即dll)来调用外部代码。此外,操作系统代码可以在系统调用*或中断上注册系统例程,您可以使用程序集调用这些例程。共享库通常只是为您进行系统调用,因此您可以避免使用内联汇编。

这里有一个很好的教程:http://www.win.tue.nl/~aeb/linux/lk/lk-4.html 它适用于Linux,但原理是相同的。

操作系统如何对显卡、网卡等进行操作?这是一个非常广泛的主题,但大多数情况下你需要访问中断,端口或写入一些数据到特殊的内存区域。由于这些操作是受保护的,所以无论如何都需要通过操作系统调用它们。

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。

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