语言是如何自我扩展的？

Question

我正在学习C++，我刚刚开始学习一些Qt(编写GUI程序的https://en.wikipedia.org/wiki/Qt_(software%29)'s功能)。我问自己以下问题：

C++以前没有语法，无法要求操作系统提供窗口或通过网络进行通信(我承认，API也不完全理解)，它是如何突然通过用C++编写的库获得这样的功能的呢?在我看来，这一切似乎都是循环的。在这些库中，您可能会想出什么C++指令？

我意识到，对于一个经验丰富的软件开发人员来说，这个问题似乎微不足道，但我已经研究了几个小时，却没有找到任何直接的回应。这已经到了我无法遵循关于Qt的教程的地步，因为库的存在是我所无法理解的。

Answer 1

计算机就像洋葱，它有很多层，从纯硬件的内核到最外层的应用层。每个层将自身的部分暴露给下一个外层，以便外层可以使用一些内部层的功能。

例如，在Windows的情况下，操作系统为运行在WIN32上的应用程序公开所谓的Windows。Qt库使用该API向自己的API提供使用Qt的应用程序。您使用Qt，Qt使用WIN32，WIN32使用更低级别的Windows操作系统，等等，直到硬件中出现电信号为止。

Answer 2

你是对的，一般来说，库不能使任何已经不可能的事情成为可能。

但是，这些库不必用C++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没有用C++编写的其他库。因此，C++并没有提供任何方法来实现它，这并不能阻止它被添加，只要在C++之外有一些方法可以做到。

在相当低的级别上，C++ (或C)调用的一些函数将在程序集中编写，程序集包含在C++中执行任何不可能(或不容易)的操作所需的指令，例如调用系统函数。在这一点上，这个系统调用可以做任何你的计算机能够做的事情，仅仅是因为没有什么可以阻止它。

Answer 3

C和C++有两个属性，它们允许OP所讨论的所有这些扩展性。

1. C和C++可以访问内存
2. C和C++可以调用汇编代码，以获得不使用C或C++语言的指令。

在内核或基本的非保护模式平台中，像串口或磁盘驱动器这样的外围设备以与RAM相同的方式映射到内存映射中。内存是一系列开关，翻转外围设备的开关(比如串行端口或磁盘驱动程序)可以让外围设备做有用的事情。

在受保护模式的操作系统中，当您想要从用户空间访问内核时(例如，在写入文件系统或在屏幕上绘制像素时)，则需要进行系统调用。C没有指令进行系统调用，但是C可以调用汇编程序代码来触发正确的系统调用，这就是允许C代码与内核对话的原因。

为了使编程更容易，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功能。一个可以直接调用系统调用(使用汇编程序)，但使用平台提供的包装器功能可能更容易。

还有另一个级别的API比系统调用更有用。以malloc为例。这不仅会调用系统获得大内存块，而且将通过执行所有保持正在发生的事情的书籍来管理这个内存。

Win32 API使用公共平台小部件集封装了一些图形功能。Qt以跨平台的方式包装Win32 (或platform ) API，从而更进一步。

从根本上说，尽管C编译器将C代码转换为机器代码，而且由于计算机是为使用机器代码而设计的，所以您应该期望C能够完成狮子共享或计算机所能做的事情。包装库所做的就是为您完成繁重的工作，这样您就不必这样做了。