为什么机器代码依赖于操作系统类型？

Question

假设我有一个用C编写的程序，我有两台相同的计算机，一台运行Windows，另一台运行linux。由于计算机是相同的，它们的处理器具有相同的指令集，因此编译后的机器代码应该相同。那么为什么我需要编译我的程序两次？假设我不调用任何与操作系统相关的函数，或者依赖于实际操作系统的东西。

Answer 1

机器码不依赖于操作系统，它对于同一个CPU是一样的。

如果你在目标CPU模式下（比如说x86 32b）做了一个与操作系统无关的机器代码，并将其加载到某些ROM内存中，这样它就可用了，你可以在Windows中映射这部分ROM，在linux中（通过完全不同的OS API来映射物理内存并赋予其可执行权限），并跳到那里..并且ROM中的机器代码将以相同的方式运行。

那么，为什么我需要编译我的程序两次？假设我不调用任何与操作系统相关的函数，或者依赖于实际操作系统的东西。

您不需要。但通常你需要一些入口点进入你的代码，通常如何提供通用入口点最简单的方法是遵循操作系统定义的ABI（应用程序二进制接口），例如在32b窗口中你从堆栈中读取参数，在64b中你在寄存器中接收参数（如果可能的话）。如果您不会调整您的过程序言代码以正确的方式选择参数，那么它将在“其他”操作系统中输入的错误超出其写入的操作。

但是机器代码本身与CPU指令相同。这就是说，在x86上，由于历史向后兼容性，情况会更加复杂，所以CPU可以处于16b模式，32b [受保护]模式（它们中的几个加上不同的设置）或64b模式。 80386 CPU指令mov eax,1对于16b模式和32b模式具有不同的机器码编码。

但是，只要您的目标是相同的CPU模式，相同指令的机器代码就会以相同的方式编译。你只需要写出不同的来源来遵循不同的ABI。

而可执行文件......每种格式都不同，它甚至不是“每个操作系统”，再次由于历史原因，几乎所有的x86操作系统都支持多种可执行文件格式，因此存储在文件中的机器代码周围的元数据（在将机器代码加载到内存中并将其设置为运行时由OS使用）完全不同。

实用的例子是linux应用wine，它可以执行windows可执行文件，提供虚拟操作系统钩子点来模拟windows操作系统，并且通过理解windows可执行文件，正确地将它们加载到内存中。这种Windows应用程序的机器码本身运行，没有任何补丁。