用户定义的数据类型/CPU指令集的操作

Question

在任何编程环境中，无论我最终选择什么数据类型，CPU都只会执行算术运算（加法/逻辑运算）。

这种转换（从用户定义的数据类型/操作到 CPU 指令集）是如何发生的，以及编译器、解释器、汇编器和链接器在这个生命周期中的作用是什么

以及 OOPS 如何处理这种映射，因为最坏的情况大多数都是 OOPS 中的对象（我的意思是Java语言）..

Answer 1

Java源码-->本机代码翻译实际上分为两个不同的步骤：编译时从源代码到字节码的转换（这就是 javac 所做的），以及运行时从字节码到本机 CPU 指令的转换（这就是 javac 所做的） >java 确实如此）。

当源代码被“编译”时，字段和方法被压缩为符号表中的条目。你说“System.out.println()”，javac 将其转换为类似“获取符号 #2004 引用的静态字段，并调用符号 #300 引用的方法” （其中#2004 可能是“System.out”，#300 可能是“void java.io.PrintStream.println()”）。 （注意，我过于简单化了——这些符号看起来一点也不像，而且它们被分割得更多一些。但它们确实包含这种信息。）

在运行时，JVM 会查看这些符号，加载类其中引用，并运行（或生成，如果是 JITting）查找和执行该方法所需的本机指令。 Java 中没有真正的“链接器”；所有链接都是在运行时根据引用的类完成的。这很像 DLL 在 Windows 中的工作方式。

JIT 是最接近“汇编器”的东西。它获取字节码并动态生成等效的本机代码。不过，字节码不是人类可读的形式，因此我通常不会将翻译视为“汇编”。

...

在 C 和 C++（不是 C++/CLI）等语言中，情况就完全不同了。所有的翻译（以及大量的链接）都发生在编译时。对 struct 成员的访问被转换为类似“给我从这个特定字节串开头算起的 int 4 个字节”之类的内容。那里没有灵活性；如果结构的布局发生变化，通常整个应用程序必须重新编译。

Answer 2

考虑一种仅具有各种大小的整数和浮点数的语言的起点，以及一种指向内存的类型，该类型允许我们拥有指向这些类型的指针。

这与 CPU 使用的机器代码的相关性相对清晰（尽管事实上我们可能会对此进行优化）。

我们可以通过在某种编码中存储代码点来添加字符，以及我们将字符串构建为此类字符的数组。

现在假设我们想要将其移动到这样的程度：

class User
{
  int _id;
  char* _username;
  public User(int id, char* username)
  {
    _id = id;
    _username = username;
  }
  public virtaul bool IsDefaultUser()
  {
    return _id == 0;
  }
}

我们需要添加到语言中的第一件事是某种包含成员的结构/类构造。那么我们可以得到：

class User
{
  int _id;
  char* _username;
}

我们的编译过程知道这意味着存储一个整数，后跟一个指向字符数组的指针。因此它知道访问 _id 意味着访问结构体起始地址处的整数，而访问 _username 意味着访问距结构体起始地址给定偏移量处的 char 指针。

鉴于此，构造函数可以作为一个函数存在，执行以下操作：

  _ctor_User*(int id, char* username)
  {
    User* toMake = ObtainMemoryForUser();
    toMake._id = id;
    toMake._username = ObtainMemoryAndCopyString(username);
    return toMake;
  }

获取内存并在适当时清理它很复杂，请查看 K&R 中有关如何使用指向结构的指针以及 malloc 如何查找结构的部分这样就可以做到这一点。

从这一点来看，我们还可以使用以下内容来实现 IsDefaultUser：

bool _impl_IsDefaultUser(*User this)
{
  return this._id == 0
}

但这不能被覆盖。为了允许覆盖，我们将 User 更改为：

class User
{
  UserVTable* _vTable;
  int _id;
  char* _username;
}

然后 _vTable 指向函数指针表，在本例中，该表包含一个条目，它是指向上面函数的指针。然后调用虚拟成员就变成了查看该表中的正确偏移量并调用找到的适当函数的问题。派生类将具有不同的 _vTable，除了对于那些被重写的方法具有不同的函数指针之外，该 _vTable 是相同的。

这掩盖了很多东西，并不是每种情况下唯一的可能性（例如，v表不是实现可重写方法的唯一方法），但确实展示了我们如何构建一种可以编译为面向对象的语言对更原始数据类型的更原始操作。

它还掩盖了执行类似 C# 编译为 IL，然后再编译为机器代码的可能性，因此 OO 语言和实际执行的机器代码之间有两个步骤。