C++ 是什么意思？程序需要运行吗？

Question

这个问题已经困扰我有一段时间了。让我们考虑以下两个程序：

#incude <iostream>
int main()
{
   std::cout << "Hello, World!";
}

和

int main()
{
   int x = 5;
   int y = x*x;
}

1. Windows： 第一个示例自然需要一些用于控制台的系统 .dll。我明白这一点。第二个呢？它需要什么东西才能运行吗？一些运行时库？顺便问一下，运行时库实际上是做什么的？
2. Linux： 不知道，能赐教一下吗？

我知道这取决于编译器和操作系统，但我需要一般答案或特定示例。 TIA。

Answer 1

作为一般答案，第一个需要 C++ 运行时库（支持标准库调用所需的东西）。它们在语言和支持库之间形成了某种接口，而支持库又知道如何在给定环境中实现它们的功能。

第二个不使用运行时库。它将使用 C 启动和终止代码（初始化和销毁​​ C 环境），但这是关于这些是否被视为运行时库的一部分的讨论点。如果你认为它们是一部分，那么，是的，它们将会被使用。它可能会使用非常很小的部分，因为启动代码和流内容之间的大小通常有很大差异。

您可以将代码静态（在链接时绑定）与运行时库链接，也可以动态链接（以便实际绑定在加载时完成）。对于 Windows 和 Linux 都是如此。

Answer 2

对于 Windows 应用程序，您可以使用 Dependency Walker 查看所有依赖项。

Answer 3

第一个程序执行流 I/O，这意味着它必须与操作系统管理的资源（控制台、GUI）进行交互。因此，最终必须通过系统 dll 中实现的 API 来调用操作系统。

在 Windows 上，第二个程序不需要库。我相当确定 Linux 上也是如此。

Answer 4

使用 GCC 编译它们，并获得名为“hi”的可执行文件，在控制台中 write:

ldd hi

将为您提供连接到您的程序的共享对象（动态库）。

为了快速回答，这里有一个输出：

ldd tifftest
  libtiff.so.3 => /usr/lib/libtiff.so.3 (0x4001d000)
  libc.so.6 => /lib/libc.so.6 (0x40060000)
  libjpeg.so.62 => /usr/lib/libjpeg.so.62 (0x40155000)
  libz.so.1 => /usr/lib/libz.so.1 (0x40174000)
  /lib/ld-linux.so.2 => /lib/ld-linux.so.2 (0x40000000)

Answer 5

好吧，让我们从更一般的角度来看待这个问题：

• 首先，您需要一台具有兼容 CPU 的计算机，该 CPU 可以与编译器输出的目标计算机配合使用。您可能认为这是显而易见的，但假设代码编译为 x86 机器代码，它不会在使用不同指令的 Alpha CPU 上运行。或者，如果编译为 x64 机器代码，它就无法在纯 x86 CPU 上运行。因此，运行 C++ 程序需要正确的硬件，而 Java 等基于虚拟机的语言则将其抽象化。

• 您还需要正确的操作系统。我不是移植程序方面的专家，但我认为不可能用 C++ 构建在多个操作系统上运行的单个可执行文件。例如，即使将第二个示例编译到 Windows，在实际调用 main() 函数之前和之后，也会在幕后产生大量运行时库代码。这将执行诸如准备堆和初始化 CRT 库之类的操作。 Windows 的 CRT 是通过 Windows API 实现的。您可以静态链接该库，因此不需要 CRT DLL，但程序中的代码仍然调用 Windows API，因此仍然依赖于平台。作为实验，我使用 Visual Studio 在 Windows 上编译了一个具有静态链接的空程序，根据 Dependency Walker 的说法，它仍然引用 KERNEL32.DLL 来实现 HeapCreate 和 ExitProcess 等函数。因此，“空”程序仍然会为您执行一大堆操作系统操作，以准备执行一些有用的操作（无论您的程序是否执行任何有用的操作）。

另请注意，可能存在最低操作系统版本：由于对 EncodePointer 和 DecodePointer 的调用，即使是空程序，Visual Studio 2010 也需要 Windows XP SP2 或更高版本。请参阅此问题< /a>.

• 系统必须有内存可用于启动您的程序。您可能认为它什么也没做，但如上所述，在调用 main() 之前，程序的库会进行整个操作系统初始化调用。这些可能需要一些内存以及执行它所需的处理时间。

• 根据操作系统的配置，您可能需要足够的安全权限来启动可执行程序。

因此，简而言之，要运行空的 C++ 程序（即使使用静态链接），您需要正确的 CPU、操作系统、运行可执行文件的权限以及完成程序的内存/处理时间。与 Java 或 .NET 等 VM 技术相比，要求可能会减少到仅需要正确的虚拟机、必要的权限以及运行程序所需的内存/CPU 时间。这可能不像听起来那么简单：您可能需要正确的虚拟机版本，例如 .NET Framework 4.0。这可能会使您的分发过程变得复杂，因为更新计算机的整个 JVM 或 .NET 框架可能是一个耗时的过程，需要管理员权限，并且可能需要 Internet 连接。在某些狭隘的情况下，这可能会破坏交易，因为在极少数情况下，可能更容易说“它将在自 XP 以来的任何 x86 兼容 Windows 操作系统上运行”，而不是“任何具有最新虚拟机的计算机”昨天才发布的机器”。不过，对于大多数用途来说，虚拟机允许您（理论上）忘记 CPU 和操作系统，这使得程序的分发变得更加容易；对于 C++，您至少需要为您想要支持的每个平台和 CPU 组合编译单独的可执行文件，无论您正在使用的库有什么额外要求。

Answer 6

Windows 上的 C 程序需要 Windows 附带的 CRT 库。 C++ 有时需要所谓的“C++ 可再发行组件”。它们可以通过链接嵌入到应用程序中，但这将使 EXE 更大。

Answer 7

对于您问题的第一部分 - 几位成员已经回答了您。
但我所说的是一般性的，并且是两种情况所必需的 - （如果您不知道的话）

对于任何要运行的程序，都必须为其提供所需的资源。在回答第一部分时，团队已经列出了几项。

但一般来说，它需要的是明确定义的地址空间（在主存中）、其属性和 CPU 时间。操作系统确保您在执行程序时得到这一点。除非有一些荒谬的冲突，否则你的程序就会得到这个（这就是为什么我猜 Chubsdad 评论“你需要运气”）。

操作系统调度、CPU 要求从内存中获取指令/数据然后执行它……所有这些都形成了一个执行程序的“机器”。

找到入口点（或程序中要执行的第一个点）是在编译时（例如 main 函数）或使用某些系统调用（如 exec() （在 Unix 中）/ CreateProcess(）加载程序时决定的） ）（在窗口中）。

Answer 8

在 Linux 上，任何 C 程序都静态链接到某些 CRT 库。程序的真正入口点是 /usr/lib/crt1.o 中定义的 _start() 函数。该函数调用一些 libc 函数，例如 __libc_start_main()。因此你仍然需要 libc 库...

你可以不用 libc，但这很棘手。您需要重命名入口点 _start()，或指示链接器从 main() 开始。而且您还需要一些内联汇编来在程序完成时发出 _exit() 系统调用，否则程序就会崩溃。当然，使用 ld 命令显式进行链接，而不是通过 gcc 前端。