為什么不同語言的二進制文件彼此不兼容？ 你如何使它們兼容？

Question

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swift 應用程序會將其動態框架轉換為二進制文件。 一旦某些東西是二進制的，那么它就不再是 Swift/Ruby/Python 等。它是機器代碼。

Python 二進制文件也會發生同樣的事情。 那么，為什么機器代碼不是開箱即用的相互兼容的呢？

只是需要一個簡單的映射來將一種語言連接到另一種語言嗎？

就像如果我需要使用從 Swift 語言創建的二進制文件到基於 Python 的應用程序，那么我是否需要將 Swift 標頭公開給 Python 才能工作？ 還是需要其他東西？

Answer 1

我假設您是在談論用一種語言調用用另一種語言編譯的庫。

在匯編語言級別，有一些標准（ ABI ，用於應用程序二進制接口）定義了 function 參數如何在寄存器中傳遞、如何返回值、堆棧的行為等。ABI 依賴於體系結構和操作系統。 通常在庫中導出的任何 function 都將遵循 ABI。

很明顯，ABI 基本上期望函數使用 C 語言 model：單個返回值、每個參數的定義明確的數據類型 function 以及返回值、使用指針的可能性等。

一旦您轉向更高級別的語言，問題就會開始出現。 C++ 已經引入了復雜性：而 C function 的名稱在匯編中是相同的（通常在前面加上一個_字符），在 C++ function 中名稱必須編碼數據類型，因為有可能重載具有相同名稱但不同參數的函數。 因此，名稱必須被破壞和分解——這就是為什么 C function 的原型必須在 C++ 中聲明為extern "C" 。然后是類（ this指針、vtables）、名稱空間等問題，這使事情進一步復雜化。

然后你有像 Python 這樣的動態類型語言。事實上，在匯編語言級別沒有dynamic typing這樣的東西：機器語言中的指令編碼（即二進制代碼，因為它們在執行時被 CPU 讀取）隱式確定是否您正在使用 integer 或浮點或 SIMD 指令（以及操作數的寬度），這也決定了訪問哪些不同的寄存器組。 盡管該語言使動態類型對您透明，但在匯編代碼級別，解釋器/JIT/編譯器必須以某種方式解決它們，因為最終必須告訴 CPU 確切地操作什么數據類型。

這就是為什么您不能直接從 Python 調用 C function（或一般任何庫函數）的原因——與可以忽略其參數類型的純 Python function 不同，庫函數必須知道每個參數的確切類型和返回類型。 因此，您必須為 Python 使用類似ctypes的東西，明確指定需要調用的每個 function 的相關類型——在某種程度上，這類似於通常在 C 標頭中找到的 function 原型。 可以在 C 中編寫可直接從 Python 調用的函數（並且在這種情況下，基本上僅從 Python 調用），但您將不得不跳過幾個環節。

至於您感興趣的特定語言配對（Python/Swift），在 Swift 論壇（從那里鏈接的這個帖子，可能也很有趣。閱讀該帖子，似乎有目前有兩個可行的解決方案：首先，使用@_cdecl屬性（官方不支持）制作一個 C function，然后使用ctypes從 Python 調用它。但是第二個顯然更有希望的是使用@objc中的 objc 屬性，並在 Python 中使用PyObjC 。我認為這將允許使用 Swift 的一些高級功能，至少是那些與 Objective-C 提供的功能相交的功能。