为什么不同语言的二进制文件彼此不兼容？ 你如何使它们兼容？

Question

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swift 应用程序会将其动态框架转换为二进制文件。 一旦某些东西是二进制的，那么它就不再是 Swift/Ruby/Python 等。它是机器代码。

Python 二进制文件也会发生同样的事情。 那么，为什么机器代码不是开箱即用的相互兼容的呢？

只是需要一个简单的映射来将一种语言连接到另一种语言吗？

就像如果我需要使用从 Swift 语言创建的二进制文件到基于 Python 的应用程序，那么我是否需要将 Swift 标头公开给 Python 才能工作？ 还是需要其他东西？

Answer 1

我假设您是在谈论用一种语言调用用另一种语言编译的库。

在汇编语言级别，有一些标准（ ABI ，用于应用程序二进制接口）定义了 function 参数如何在寄存器中传递、如何返回值、堆栈的行为等。ABI 依赖于体系结构和操作系统。 通常在库中导出的任何 function 都将遵循 ABI。

很明显，ABI 基本上期望函数使用 C 语言 model：单个返回值、每个参数的定义明确的数据类型 function 以及返回值、使用指针的可能性等。

一旦您转向更高级别的语言，问题就会开始出现。 C++ 已经引入了复杂性：而 C function 的名称在汇编中是相同的（通常在前面加上一个_字符），在 C++ function 中名称必须编码数据类型，因为有可能重载具有相同名称但不同参数的函数。 因此，名称必须被破坏和分解——这就是为什么 C function 的原型必须在 C++ 中声明为extern "C" 。然后是类（ this指针、vtables）、名称空间等问题，这使事情进一步复杂化。

然后你有像 Python 这样的动态类型语言。事实上，在汇编语言级别没有dynamic typing这样的东西：机器语言中的指令编码（即二进制代码，因为它们在执行时被 CPU 读取）隐式确定是否您正在使用 integer 或浮点或 SIMD 指令（以及操作数的宽度），这也决定了访问哪些不同的寄存器组。 尽管该语言使动态类型对您透明，但在汇编代码级别，解释器/JIT/编译器必须以某种方式解决它们，因为最终必须告诉 CPU 确切地操作什么数据类型。

这就是为什么您不能直接从 Python 调用 C function（或一般任何库函数）的原因——与可以忽略其参数类型的纯 Python function 不同，库函数必须知道每个参数的确切类型和返回类型。 因此，您必须为 Python 使用类似ctypes的东西，明确指定需要调用的每个 function 的相关类型——在某种程度上，这类似于通常在 C 标头中找到的 function 原型。 可以在 C 中编写可直接从 Python 调用的函数（并且在这种情况下，基本上仅从 Python 调用），但您将不得不跳过几个环节。

至于您感兴趣的特定语言配对（Python/Swift），在 Swift 论坛（从那里链接的这个帖子，可能也很有趣。阅读该帖子，似乎有目前有两个可行的解决方案：首先，使用@_cdecl属性（官方不支持）制作一个 C function，然后使用ctypes从 Python 调用它。但是第二个显然更有希望的是使用@objc中的 objc 属性，并在 Python 中使用PyObjC 。我认为这将允许使用 Swift 的一些高级功能，至少是那些与 Objective-C 提供的功能相交的功能。