你刚刚下载了一个功能打包的更新到你最喜欢的开源应用程序。一切都很正常，你可以在其他设备上使用它——所以现在也是时候把它推广到这些设备上了。

只是你的新Linux笔记本电脑与Windows安装包不兼容。你的安卓平板电脑怎么样？苹果**？PS4？你为什么不能把那软件带到你喜欢的地方去用呢？让我们来探索一些不同的障碍，实现“买一次，跑一次”的梦想

软件开发和操作系统架构

理解软件为什么不能跨操作系统工作需要一点（只是一点，我保证）关于软件是如何**的知识。

软件开发过程

在桌面、服务器和移动设备（即非web）的非常基本的软件开发流程中，程序员将：

1. 在一个或多个文件中键入一些代码。
2. 把代码编译成计算机可以执行的东西。
3. 测试以确保程序按预期工作。
4. 打包和分发/部署软件。

我们在这里所关心的是第一和第二步的结合。编译软件的过程，或者把它从代码转换成计算机能理解的1和0（机器语言）的过程是复杂的。我们不会详细讨论它，但是从高层次理解发生了什么是有用的。

操作系统体系结构

需要理解的一个重要点是，操作系统不是一个单一的实体。相反，它是由软件层组成的。

操作系统内核

操作系统的内核负责与计算机的硬件进行通信。软件将其命令传递给内核，内核又向硬件发出命令（例如）从硬盘读取文件，或在屏幕上绘制窗口。它基本上协调了硬件和各种软件之间的所有信息（无论是存储的数据、计算还是用户输入）。内核通过系统调用将所有这些功能提供给软件。

每个操作系统的内核都会实现不同的系统调用，包括哪些系统调用可用、调用什么或选择什么。因此，软件需要考虑到它所针对的每个操作系统的内核所支持的系统调用。在Linux中用于向GPU发送数据的系统调用可能有不同的名称、需要提供的信息列表，或者在Windows中两者都有。这个确切的电话可能根本就不存在。

系统库

在许多情况下，软件不会直接调用内核。相反，它调用系统库或基本函数的集合。库的存在使得（例如）每一个将文件保存到硬盘的程序都不需要编写函数。相反，它只是链接到系统库并使用现有函数。GLibC library for Linux就是一个很好的例子，win32api中的.DLL文件或Mac的/System/library目录的内容也是一个很好的例子。

系统库充当应用程序和内核之间的一种转换器，用于执行例行任务。应用程序对这些库进行函数调用，这些库处理许多低级细节。为了方便起见，它们还可以对内核进行系统调用。正如您可能已经猜到的，这意味着这些库是为特定的内核编写的，因此不能跨具有不同内核的操作系统使用。

操作系统执行头

通用软件的最后一个障碍是操作系统可执行文件的格式。操作系统希望它运行的文件遵循特定的二进制文件格式。例如，在Linux和FreeBSD等操作系统上运行的可执行和可链接格式（ELF）文件必须以特定字节指定文件的某些属性，如下图所示。

显示的应用程序二进制接口（ABI）特别重要。ABI是处理器、内核和系统库中可用调用的组合，它类似于应用程序编程接口（API），因为它定义了两个程序如何相互通信。但是API是程序员（人类）在源代码中用来表示两个软件应该相互通信的东西。ABI实际上允许他们在软件编译和运行后这样做。每个操作系统都实现一个特定的ABI，在同一操作系统的不同版本之间，ABI可能会改变，也可能不会改变。

一般来说，操作系统实现自己的ABI，这是由处理器类型、内核和任何标准系统库的组合决定的。但有时一个操作系统会实现不止一个。例如，FreeBSD支持Linux二进制文件，因为它提供了一个Linux ABI作为FreeBSD内核（而不是Linux内核）的附加组件。这与VMWare或VirtualBox等virtualizatiton程序不同，后者使用软件模拟整个机器（硬件和所有）。因此，这种类型的ABI兼容性更快，但维护起来更费劲。这就是为什么它是罕见的，尽管微软最近看到了它的价值。

例外：解释软件

基于以上我们了解到，开发人员只为一种类型的目标系统编写软件。有许多应用程序，你可以下载并在Mac上运行，然后在Windows上复制并运行，甚至可以再次复制并在Linux上运行而不出问题。这怎么可能？

我一直在撒谎吗？

事实证明，有一类软件表面上看起来就像“无处不在”。你可以下载并在任何支持的平台上运行它——关键词是“支持”。事实上，你下载的是应用程序的源代码，而另一个应用程序（解释器）则直接实时运行源代码。这有点过于简单化了，所以让我们来看看这是如何在两种语言中工作的。

java

当Java第一次发布时，它的承诺是（字面意思是）“只写一次，在任何地方运行”，其思想是通过使用Java函数来创建应用程序，这些函数用于保存文件、进行计算或创建应用程序窗口。然后，每个支持的计算机平台的Java运行时环境（JRE）将运行代码，并将这些代码转换为本机OS函数。那么，Java的诀窍就是它不会“直接”在操作系统上运行。它运行在JRE的一个称为Java虚拟机的部分中，这就是在操作系统上运行的部分。

通过在应用程序和操作系统之间**这个附加的软件层，Java允许您关注一组跨操作系统相同的功能。您可以告诉Java您想做什么，让系统的JVM担心如何真正做到这一点。下图显示了这一点，JIDE软件的Java桌面应用程序框架为Mac（上图）、Windows（左中）、pure Java（右中）和Linux（下图）显示了相同的应用程序。

Java程序不能精确地实时“编译”自己。相反，Java编译器将把它们转换成“字节码”，你可以把字节码看作是一个半生不熟的程序。当开发人员发布应用程序时，会尽可能多地编译它，而不知道它将在哪个操作系统上运行。当您实际启动它时，JVM将“烘焙它的剩余部分”，以适应特定于主机操作系统的功能。

python

一种流行的解释语言是Python。当您运行Python脚本时，Python解释器将代码转换为操作系统的指令。它的功能也可以类似于Java：当您从应用程序外部“导入”代码时，它会在第一次运行时编译为字节码。然后解释器将知道，在随后的运行中，原始代码是否已更改，此时它将重新编译为新的字节码。

这种“按需”运行的一个很酷的副产品是，您可以使用解释器以交互方式开发脚本。只需在命令行中键入“python”，就可以启动解释器，并且可以立即运行代码并查看结果。

这意味着开发人员可以“实时”地进行操作和调整，然后，一旦一行代码做了他们想做的事情，就将其复制并粘贴到脚本文件中（这比非解释语言程序员必须做的“代码编译测试”循环要高效得多）。

即使软件是一样的，也可能不是

不幸的是，对于用户来说，科技行业还没有开发出真正的“通用”格式。它可能永远不会这样做。引入这些类型的标准通常会产生一个“最小公分母”的解决方案，为了得到每个人的认可而做出让步。

你怎么认为？你愿意拥有通用的兼容软件吗，即使这意味着它没有那么好？或者你对你使用的操作系统还满意，对其他平台的应用程序不感兴趣？请在下面的评论中告诉我们！

图片来源：首席生产官/Shutterstock