Windows 和 Linux 应用程序从上到下调用层次比较

        刚毕业的时候，做了将近一年的Window下的程序开发，主要用MFC，那是也不明白程序在操作系统角度从上到下的整个调用层次。遇到调用库函数，不明白，就查MSDN，每个月1500行代码左右，那时以为这就是软件开发了。后来跳槽的另外一家公司，工作也是Windows下的程序开发，这里可以用到多线程、COM组件，还能用到设计模式，那时高兴的不得了。刚开始用到多线程，就买了一本书《WIN32多线程程序设计》，边学边用。

       创建线程有好几种方法，比如： CreatThread 和 _beginthread()等，记得当时不明白这几种方法有何区别，就随便拿一个用。心中有疑问：怎么创建一个线程这么多函数？WINAPI、CRT、MFC 到底有何关联？最近读《程序员的自我修养》一书，给了我明确的答复。参考下图：

 

 

        从上图可以看到，CRT和MFC函数最终都是调用WINAPI来实现的。即CRT和MFC库函数都是对WIN API的封装。终于明白了创建线程函数分属不同的层次/类库，如下： 

        1．    WINAPI：　CreateThread();

        2．    CRT:             _beginthread();     和 _beginthreadex();       

        3．    MFC             AfxBeginThread();

 

 

 

         Linux下应用程序调用层次如下图： 

 

 上图只是列出了CRT，当然也存在其它很多类库，比如Linux下QT库，也是对系统调用的封装。

 

 从Windows和linux程序调用层次图，我们可以看到有如下区别：

Linux下可以直接进行程序调用，而Windows下不能直接进行系统调用。即Windows下的系统调用接口微软并没有开放给developer, 而是在系统调用上面添加了一层WINAPI。至于微软为什么不开放系统调用，而添加一层WINAPI，诸位可以参考《程序员的自我修养》第12章的12.3.2。Windows API是以DLL导出函数的形式暴露给developer的，核心DLL有kernel32.dll、user32.dll和gdi32.dll. 我们可以用dumpbin /EXPORTS *.dll命令来查看每个dll的导出函数。

 

根据以上2个图，来简单谈一下跨平台编程。大家知道windows下的应用程序.exe放到Linux下是不能运行的，反之，Linux下同样不能运行Windows下的程序，就相当于用PDF Reader 打不开 Word文档一样，大家知道Windows下的可执行文件是PE文件格式，Linux可执行文件下是ELF文件格式。

我们程序员写的代码，用Windows下的编译器连接器(cl,即 VC++编译链接器)编译连接后，生成的目标文件是PE文件格式，同样的代码在Linux下用编译器gcc编译,链接器ld链接,生成的目标文件是ELF文件格式。同样的代码在不同的平台下编译通过的前提是代码中的函数符号(Symbol)能够被正确识别，这里我们不得不提及CRT，即C Runtime, Windows下是MSVCRT, Linux下是glibc (GNU C Library). C 语言运行库至少包含如下功能：

1.      程序的启动和退出；

2.       标准函数, 既是C语言标准库；

3.       I/0

4.       堆heap 的 封装和实现；

5.       调试

    我们主要关注第2点：标准函数，即只要代码中我们调用函数都是C语言标准库函数，这些函数代码在Windows和Linux下是都能识别的，因为glibc和MSVCRT都在各自的平台上实现了这些函数，简单的讲就是: 提供给developer的函数接口遵从C标准库，下层实现调用各自系统的系统调用。如果你调用MFC库中的函数,这些函数Symbol在linux下是无法识别的。所以我们在写跨平台C代码时(我们这里不讨论JAVA), 一定要调用标准C库函数，这样完成的代码就可以在Windows和Linux下用各自的编译器链接器编译链接(备注：包含的头文件不同，因为MSVCRT和glibc导出c库函数头文件不同)，生成的目标文件就可以在各自的系统上运行。