爲什麼機器代碼依賴於操作系統類型？

Question

假設我有一個用C編寫的程序，我有兩臺相同的計算機，一臺運行Windows，另一臺運行linux。由於計算機是相同的，它們的處理器具有相同的指令集，因此編譯後的機器代碼應該相同。那麼爲什麼我需要編譯我的程序兩次？假設我不調用任何與操作系統相關的函數，或者依賴於實際操作系統的東西。

Answer 1

機器碼不依賴於操作系統，它對於同一個CPU是一樣的。

如果你在目標CPU模式下（比如說x86 32b）做了一個與操作系統無關的機器代碼，並將其加載到某些ROM內存中，這樣它就可用了，你可以在Windows中映射這部分ROM，在linux中（通過完全不同的OS API來映射物理內存並賦予其可執行權限），並跳到那裏..並且ROM中的機器代碼將以相同的方式運行。

那麼，爲什麼我需要編譯我的程序兩次？假設我不調用任何與操作系統相關的函數，或者依賴於實際操作系統的東西。

您不需要。但通常你需要一些入口點進入你的代碼，通常如何提供通用入口點最簡單的方法是遵循操作系統定義的ABI（應用程序二進制接口），例如在32b窗口中你從堆棧中讀取參數，在64b中你在寄存器中接收參數（如果可能的話）。如果您不會調整您的過程序言代碼以正確的方式選擇參數，那麼它將在「其他」操作系統中輸入的錯誤超出其寫入的操作。

但是機器代碼本身與CPU指令相同。這就是說，在x86上，由於歷史向後兼容性，情況會更加複雜，所以CPU可以處於16b模式，32b [受保護]模式（它們中的幾個加上不同的設置）或64b模式。 80386 CPU指令mov eax,1對於16b模式和32b模式具有不同的機器碼編碼。

但是，只要您的目標是相同的CPU模式，相同指令的機器代碼就會以相同的方式編譯。你只需要寫出不同的來源來遵循不同的ABI。

而可執行文件......每種格式都不同，它甚至不是「每個操作系統」，再次由於歷史原因，幾乎所有的x86操作系統都支持多種可執行文件格式，因此存儲在文件中的機器代碼周圍的元數據（在將機器代碼加載到內存中並將其設置爲運行時由OS使用）完全不同。

實用的例子是linux應用wine，它可以執行windows可執行文件，提供虛擬操作系統鉤子點來模擬windows操作系統，並且通過理解windows可執行文件，正確地將它們加載到內存中。這種Windows應用程序的機器碼本身運行，沒有任何補丁。