C老頭和Java小子的硬盤夜話
這是一個程序員的電腦硬盤， 在一個叫做“學(xué)習(xí)”的目錄下有兩個小程序， 一個叫做Hello.java ， 另外一個叫做hello.c 。
Hello.java 自視甚高，有點看不起老派的hello.c , 經(jīng)常叫他“C老頭”。
這hello.c 也瞧不起“囂張”的 java 程序， 也給他起來一個外號： “Java 小子”。
但是這個目錄下沒有其他人， 每天深夜，主人睡去以后就是無邊的黑暗和無盡的孤獨， 盡管互相看不順眼， C老頭和Java小子還是得聊聊天解悶。
“C老頭兒， 我聽說你們C語言在誕生的時候也是以可移植性著稱?” Java 小子率先發(fā)難，充分發(fā)揮了中國人話里有話，笑里藏刀的特點。可移植性是Java最引以為傲的亮點， 編寫一次，處處運行可不是說著玩的， 他決定以己之長攻彼之短，先給C老頭挖個坑， 等他入坑后再羞辱他一番。
“哪里哪里， 我們可比不上你們Java ” 沒想到C老頭竟然不跳坑， Java 小子的招數(shù)被化于無形。
“那你們怎么號稱移植性好啊，難道在Windows平臺上開發(fā)的程序能運行在Linux上?” Java小子心有不甘，繼續(xù)窮追不舍。
“我們那是代碼的可移植性，不是程序的可移植性，比方說吧， 像我這個hello.c 可以在windows上編譯運行， 也可以在Linux上編譯運行， 完全不用修改代碼。 ”
Java 小子感到很吃驚， 這是一次編寫到處編譯啊， 好像不比自己差啊。 他覺得有點沮喪，看來這一板斧砍不下去了。
可是轉(zhuǎn)念一想， hello.c只是個非常簡單的程序，像Windows、Linux上都有他的編譯器和標(biāo)準(zhǔn)程序庫， 那肯定可以移植了， 要是使用了系統(tǒng)平臺的接口了呢?
“你要是調(diào)用了Windows平臺的API，例如創(chuàng)建一個線程，拿到Linux上怎么辦?”
“那我們C語言就用條件編譯” C老頭早就料到Java小子會這么問。
“哈哈，有沒有搞錯， 這么麻煩啊，源代碼中這么多古怪的#ifdef， 程序員們還不累死。 ” Java小子終于抓住了把柄。
“這已經(jīng)很不錯了，在我們C語言剛剛誕生的時候， 可是上個世紀70年代， 根本沒有什么Java虛擬機之說， 沒有什么抽象層能屏蔽底層的平臺API， 可不得辛苦程序員?” C老頭說得很客觀，Java 小子的囂張的氣焰消失了大半。
“那C語言怎么不與時俱進，也搞個虛擬機啊” Java 小子異想天開。
“這你就不懂了， C語言生來就是做系統(tǒng)級編程的，就是要貼近硬件，追求性能和效率，弄個虛擬機，我怎么去直接操作內(nèi)存? 和硬件交互? 對了，我們可以用指針可以直接操作內(nèi)存，效率極高， 你的Java就不行了吧”
“Java 當(dāng)然沒有指針了， 那玩意兒太容易出錯，也容易出現(xiàn)漏洞， 我們的James Gosling老爹就禁止我們直接操作內(nèi)存。”
“我們C語言一旦編譯鏈接以后，就成為一個可以獨立執(zhí)行的程序了， 而你呢，只是變成一個Hello.class 而已，沒有虛擬機， 你都運行不了， 說得難聽一點， 就是一個寄生蟲啊。” Java 老頭不動聲色，開始組織反擊。
Java 表示無言以對。
“還有啊， 我的hello.exe一旦運行， 那就是一個獨立的進程，擁有一個獨立的地址空間，被CPU獨立調(diào)度; 而你的Hello.class 什么都不是， Java虛擬機(java.exe)才是一個進程，Hello.class 被裝載以后只能在這個進程里作為一個線程來運行， 生活的空間也就是什么方法區(qū)、堆..... 這境界也差得太遠了吧”
姜還是老的辣， C老頭招招致命。
"等等， 你剛才說了一個什么詞來著，鏈接?這是什么鬼東西?" Java 小子抓住了一根稻草。
“鏈接你都不懂? 真夠老土的， 趕緊去看看《深入理解計算機系統(tǒng)》第7章吧。 簡單來說是把一個符號和這個符號的地址給綁定起來。”
“我只看過《深入理解Java虛擬機》 ， 沒看到什么鏈接啊， 你那個定義太抽象了，沒人能聽懂!”
C老頭心里鄙視了一下Java小子，所學(xué)果然淺薄， 盤算著舉個例子來說明下什么是鏈接。
“你知道編譯是怎么回事嗎? ” C 老頭打算另辟蹊徑給Java講講。
“那我肯定知道啊， 我這個Hello.java經(jīng)過編譯以后，不就變成Hello.class了”
“我們C語言的程序，經(jīng)過預(yù)處理，編譯，匯編等步驟以后，能變成一個叫做'目標(biāo)文件' 的東西”
“假設(shè)我這個hello.c程序又調(diào)用了cal.c中的函數(shù)add :”
hello.c :
cal.c :
“那就會生成兩個目標(biāo)文件， hello.o 和 cal.o”
Java 小子問道： “難道你這個hello.o 不能執(zhí)行嗎? ”
“那肯定不能執(zhí)行，你看那個add函數(shù)的定義是在cal.o 這個目標(biāo)文件中， 我hello.o中根本就沒有啊!怎么執(zhí)行? 所以編譯器只好在hello.o 中記錄類似這樣的東西：hello.o 中需要調(diào)用add 函數(shù)，但是這個函數(shù)的實際地址不在本文件中，鏈接的時候需要找到實際地址，把它給替換掉! 替換的過程就是一個重定位的過程 ， 這一步做完了，才可以執(zhí)行。 ”
Java 小子說： “不對吧， 假設(shè)我也調(diào)用了另外一個類Calculator.java 中add方法， 我們倆編譯以后生成兩個class 文件，這兩個文件完全獨立， 不用做鏈接， 直接就可以運行啊。 ”
“你們肯定會做鏈接的，只不過這個鏈接不是在編譯期做的，而是在運行期做的。 等到Hello.class被裝入你的Java虛擬機運行的時候， 會發(fā)現(xiàn)有個指令要調(diào)用Calculator的add方法， 這個時候就需要裝載Claculator.class ，找到add方法來調(diào)用執(zhí)行。 這也是一種鏈接，只不過是運行時的動態(tài)鏈接而已。” C老頭做了一個總結(jié)陳述。
Java 小子現(xiàn)在明白了C老頭說的鏈接的含義： 把一個符號(add函數(shù)的名稱)和這個符號的地址(add函數(shù)的真正地址，那里有add函數(shù)的指令)給綁定起來。
“這老頭還挺厲害嘛” Java小子心里不由得對C老頭產(chǎn)生了敬意， 他決定從明天開始，不再叫他C老頭了，叫他老師， 向他多多請教。
眼看著天馬上亮了，兩人互道晚安。
第二天半夜，Java小子興沖沖地找C老師討教， 可是hello.c已經(jīng)找不到了， 同一個目錄下來了一個叫做hello.py的新家伙， 他熱情地對Java小子打打招呼： “你好，我是Python，初來乍到，請多多關(guān)照。”
“你知道hello.c去哪兒了嗎?”
“他呀， 程序員主人覺得C語言的指針太復(fù)雜了，實在是學(xué)不會，就放棄了， 順便把hello.c給刪除了。 ”
【本文為51CTO專欄作者“劉欣”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請通過作者微信公眾號coderising獲取授權(quán)】
