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。

为了提供与其他答案略有不同的观点，我将这样回答。

(免责声明:我只是稍微简化了事情，我给出的情况纯粹是假设的，是作为演示概念的一种手段而写的，而不是100%真实的生活)。

从另一个角度考虑问题，假设您刚刚编写了一个简单的操作系统，具有基本的线程、窗口和内存管理功能。你想要实现一个c++库，让用户用c++编程，做一些事情，比如创建窗口，在窗口上绘图等等。问题是，如何做到这一点。

首先，由于c++编译为机器代码，您需要定义一种使用机器代码与c++进行接口的方法。这就是函数的作用所在，函数接受参数并给出返回值，因此它们提供了在不同代码段之间传输数据的标准方式。他们通过建立一种称为调用约定的东西来做到这一点。

A calling convention states where and how arguments should be placed in memory so that a function can find them when it gets executed. When a function gets called, the calling function places the arguments in memory and then asks the CPU to jump over to the other function, where it does what it does before jumping back to where it was called from. This means that the code being called can be absolutely anything and it will not change how the function is called. In this case however, the code behind the function would be relevant to the operating system and would operate on the operating system's internal state.

所以，几个月后，你已经整理好了所有的操作系统功能。你的用户可以调用函数来创建窗口并在上面绘图，他们可以创建线程和所有美妙的东西。但问题是，你的操作系统的功能将不同于Linux或Windows的功能。所以你决定给用户一个标准的界面，这样他们就可以编写可移植的代码。这就是QT的用武之地。

As you almost certainly know, QT has loads of useful classes and functions for doing the sorts of things that operating systems do, but in a way that appears independent of the underlying operating system. The way this works is that QT provides classes and functions that are uniform in the way they appear to the user, but the code behind the functions is different for each operating system. For example QT's QApplication::closeAllWindows() would actually be calling each operating system's specialised window closing function depending on the version used. In Windows it would most likely call CloseWindow(hwnd) whereas on an os using the X Window System, it would potentially call XDestroyWindow(display,window).

很明显，操作系统有很多层，所有这些层都必须通过各种各样的接口进行交互。有许多方面我还没有谈到，但要全部解释它们将需要很长时间。如果您对操作系统的内部工作原理有进一步的兴趣，我建议您查看OS dev wiki。

请记住，许多操作系统选择向C/ c++公开接口的原因是它们可以编译为机器代码，它们允许将汇编指令与它们自己的代码混合在一起，并且它们为程序员提供了很大程度的自由。

同样，这里有很多内容。我想继续解释库如何像.so和.dll文件不需要用C/ c++编写，可以用汇编或其他语言编写，但我觉得如果我再添加更多，我还不如写一整篇文章，尽管我很想这样做，但我没有一个站点来托管它。

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。

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。

创建窗口不需要特殊的语法。所需要的只是操作系统提供一个API来创建窗口。这样的API由c++提供语法的简单函数调用组成。

此外，C和c++是所谓的系统编程语言，能够访问任意指针(可能由硬件映射到某些设备)。此外，调用在程序集中定义的函数也相当简单，这允许处理器提供的全部操作。因此，使用C或c++和少量的汇编程序来编写操作系统本身是可能的。

还应该提到Qt是一个不好的例子，因为它使用所谓的元编译器来扩展c++的语法。然而，这与它调用操作系统提供的api来实际绘制或创建窗口的能力无关。