[轉]CRT與Windows的關系


  CRT原先是指Microsoft開發的C Runtime Library(C語言運行時庫),用於操作系統的開發及運行。后來在此基礎上開發了C++ Runtime Library,所以現在CRT是指Microsoft開發的C/C++ Runtime Library。在VC的CRT/SRC目錄下,可以看到CRT的源碼,不僅有C的,也有C++的。

  CRT原先的目的就是支持操作系統的運行。因為Windows操作系統除匯編部分外,都是用C/C++編寫的,所以內核及許多關鍵服務都在CRT上運行(它們都采用dll技術動態鏈接)。此外,用VC編寫的C/C++程序也用到它們(可以動態鏈接,也可以靜態鏈接,前者運行時需要系統中已安裝CRT的dll,后者不需要)。可以說,CRT就是Microsoft編寫Windows時使用的低層類庫。然后,它又被當作C++標准庫的一個實現包含在了VC系列中;我們在VC中使用的C++標准庫,其實就是CRT的一個真子集(少了C++標准所不包含的代碼,特別是大量的低層C代碼)。

  至於CRT與WINDOWS API的關系,與許多人理解的相反,WINDOWS API作為Windows的一部份,是在CRT的基礎上開發的。你可以將Windows(及其API)看作一個項目,而這個項目使用的語言是匯編/C/C++,使用的類庫就是CRT。所以,離開CRT,Windows API也無法使用的。

C++標准,是C++的通用語言規范,指導所有C++使用者。而CRT的其中一部分可以看作是Microsoft開發的一個C++標准庫實現(其實也確實如此,Microsoft在開發CRT時,參考了正在標准化過程中的C++語言規范)。它與C++標准有一定的差距,部分原因是,在C++沒有完成標准化之前,CRT已經開發並投入使用了。為了向下兼容以前的Windows代碼,早期的CRT與C++標准總有一定的差距。但是CRT確實在不斷的改進中。VC6帶的CRT與C++標准還有比較大的差距,而VC8的幾乎完全符合C++標准了。

  綜上,CRT(Microsoft's C/C++ Runtime Library)的一個真子集(主要是C++ Runtime Library)是一個符合(或至少是企圖符合)C++標准的C++庫。而Windows API(以及Windows的其他許多部分)都是在CRT的基礎上開發的。

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  除了以上介紹的,在使用CRT的過程中,你還需要了解的是:

  1、CRT的一些組成部分也調用了Windows API。這可能就是有人認為CRT是建立的Windows API基礎上的原因。但是實際上,這一部分剝離CRT沒有任何的問題。只不過Microsoft將在Windows平台上可以使用的C/C++低層庫都加入到CRT中。因此,CRT中很大一部分是操作系統平台無關的(原始的CRT),是開發Windows本身及其上一切的基礎。它們也可以作為一個C/C++庫在其他操作系統平台上使用。還有一部分,則是和Windows緊密綁定的,調用Windows API來實現的,可以看作擴展的CRT。之所以將這兩部分放在一起,是因為它們都是開發Windows操作系統所需要的,也因為它們也都是Windows平台上的C/C++程序員所需要的。這種復雜關系是Microsoft的人為因素造成的,不能因此認為CRT是建立在Windows或Windows API基礎上的。

  2、CRT的大部分內容是跨硬件平台的,但是也有一些部分,是直接用匯編寫成、基於硬件平台、並根據特定硬件平台做的優化(而不是將生成機器碼的責任完全交給編譯器)。如早期對Indel的x32做了優化,現在由加入對AMD64的優化,這部分則是不跨硬件平台的。

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  在編寫操作系統時,你需要一個合適的低層庫,以便完成一些基本的、多次重復的工作。於是,就有了CRT。在最低層的時候,根本連dll這個概念都沒有的,所以CRT的源代碼只能做成lib,被靜態鏈接。然后,隨着Windows越做越復雜,Microsoft提出了API的概念,它提供Windows開發者一組接口,可以直接操作Windows,這就是Windows API了。當然,Windows API也是在CRT之上編寫的。

  接着,Microsoft想給予C/C++程序員以足夠的支持,除了原始CRT之外,還要增加在Windows平台上編程所特有的東西,如thread等等。這些東西都是和平台相關的,只能建立在Windows API上。而這些新增內容,也被放進了CRT中。此時,CRT不僅僅包含最低層平台無關的代碼,還包括平台相關的部分。如你調用CRT的_beginthread,其實內部調用了Windows API的CreateThread。加入這些東西后,CRT仍然被用作編寫操作系統;但是顯然,那些調用了Windows API的部分已經失去移值性了。

  然后,CRT被封裝成產品,隨編譯器一起發布。此時CRT產品的LIB和DLL都是Windows格式的,你不能在Windows以外的平台上使用EXE或DLL吧,這就是CRT和CRT產品的區別。Windows API的產品,或是Windows的其他許多組成部分也是一些LIB/DLL文件,這些都是表面的東西,是與Windows綁定在一起的。但是,如果你認為是先有Windows或Windows API,才有CRT的,那你就本末倒置了。除非你對CRT的定義就是那些LIB/DLL產品,而不包括用來產生它們的代碼。

  就象C++編譯器用來編譯用C++寫的編譯器自身一樣,Windows(及其上的編譯器)用來作為平台開發和編譯CRT,並也用CRT來寫Windows自身(當然第一個CRT和第一個用來編譯Windows的編譯器不是在Windows上開發的)。就象“我”也可以先寫一個類庫,然后在它基礎上寫一個操作系統,在這個操作系統上進一步擴充這個類庫,然后將它配合編譯器發布出去,發展一些我的操作系統的支持者,順便再賺點收入。或者以另一種模式發布另一個庫(只是我在原來那個庫上開發的一個產品,由於我獨立地發布這個新庫,許多人會不知道這個新庫與舊庫的關系。這很好,因為編程本身就是盡量隱藏細節,盡量做到對使用者透明的),吸引不同風格的開發者。這樣我的付出得到了最大的回報——由於我沒有發布操作系統的源代碼,所以許多用戶認為我不僅做了系統,還做了編譯器,還開發了一個類庫。做了那么多事,回報是應該的。其實他們不知道,類庫是編寫操作系統所必須的,編譯器也是必須的,這些必須的東西卻可以在操作系統之外獲得更多的回報,真是太完美了!這是什么?這就是商業精神!當然這些誤解對我是有好處的,我就不必到處宣揚真相了。反正我把類庫的源碼都發布了,也沒有騙過人吧。我不過是在那個原始類庫中加進了一些與我的操作系統相關的東西,以方便在我的系統上編寫程序的人們,這是我的好心吧;至於有人可能產生進一步的誤解,就不是我需要考慮的了……

  所以還是看看CRT的源碼吧——看看那些針對硬件平台的匯編;看看VC的標准C++庫和CRT關系;再看看其他操作系統的源代碼,想想CRT中的哪些部分可以支持用來寫操作系統,而如果我自己寫系統,又需要哪些東西;甚至你可以看看DOS的源代碼,想想和CRT的相似性,以及歷史淵源。可惜不能看到Windows的源代碼,否則一切就清楚了。

  最后再說一句,C++當然不是Microsoft的專利。但是Microsoft選擇了C++,並取得了成功,這是肯定的了:象CRT,象VC,象Windows,象Office,象SQLServer......這一方面說明了C++的優勢,一方面也是Microsoft自身的因素在起作用。然后,它當然要緊抓C++的大旗,大力宣揚它自己的C++,並排斥其他的C++。這就是帝國的“風范”了。所以對Microsoft,總是即恨且愛,總希望哪天它會良心發現——當然這只是幻想罷了。不過,肯定該肯定的,否定該否定的,總是應該的。但就產品而言,Microsoft不是最好的,但大多都是最成功的,在看到它的不足的同時,也要看到它的優點。存在的即使不是合理的,也一定有它的合理性。所以,不能簡單用一兩句話評價Microsoft及它的成功。惟有一點是可以肯定的,它決定選擇C++,真是太英明了!!

  一般說來, 任何用C編寫的操作系統, 都在內核中實現了一個crt的子集, 這個子集實現了一些內核需要的操作, 並且不依賴任何別的庫; 之后, 會有另一個crt的實現, 在這個操作系統上, 部分功能實現不使用操作提供提供的API, 例如是純粹內存操作的功能 strncmp 等, 另外一部分, 則使用操作系統提供的API, 當然它想不使用也不行, 如 printf, 要是不使用Windows API, 它怎么把字符串輸出到控制台窗口啊?~ 哈哈。在linux下, 這個操作系統用到的crt的子集稱為klibc, 在windows下, 稱為ntcrt;而基於操作系統的完整實現在linux下為glibc, 在windows下稱為 msvcrt。

 

  附:部分CRT函數列表

 

【參考資料 感謝作者】
1、CRT與Windows 


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