计算机编程语言的本质

开发后端有很多的编程语言，目前比较流行的就是python ,c,cpp,java,js,php,rust,golang ..

在互联网公司，后端用用的服务器主要是Linux 操作系统为主，发行版本有很多，但都是Linux，架构都是X86的指令集。

java,rust,golang,php,python,c,c++等语言它们的可执行文件里的内容都是按照Linux os的ELF格式进行封装。

比如PHP的可执行程序【解释器】

比如JAVA的可执行文件【用于执行JAVA程序】

比如GOLANG的可执行文件【用于编译GO程序】

ELF文件是编译器，或是汇编器生成二进制文件【ELF】时，会按照ELF的要求及Intel X86指令要求生成文件，文件里存储的主要是程序指令+程序数据+其它数据，程序指令主要是用户编写的代码+系统提供的代码【或是库提供的封装函数】

go编程语言在Linux os 的运行

程序编写完以后，不论是作为解释器的输入，还是作为编译器的输入得到的可执行文件，总之都要装载到内存中由CPU取出ELF装载到内存的指令执行，说白了就是不管是什么程序，都要装载到内存中执行，那么在LINUX系统中主要是在终端启动，比如我们编写了一个GOLANG程序如下

//demo.go
package main

import "fmt"

func main(){

        var vx string="Le-studyg" // 在进程内存里找个地方，存储数据 同时通过vx变量绑定

        fmt.Println("hello:"+vx) // 虽然用了fmt库，但程序工作时，调用了Linux os 的系统调用函数write
}

然后我们编译并在在Linux终端进程【控制进程】执行它

编译后得到的文件是ELF文件，ELF文件的程序指令即为X86-64指令集的指令。

然后我们启动程序执行并观察它调用了Linux 系统调用接口API

在Linux终端输入【控制进程会接收我们的输入并回显】： ./demo

同时我们能看到启动执行的过程，进程会调用execve系统调用函数帮我装载demo可执行文件，同时调用了write系统调用函数，此函数的功能就是向参数1【标准输出】写入数据"hello:Le-studyg\n"的内容，就是向屏幕输出一段数据。

int execve(const char *filename, char *const argv[],
                  char *const envp[]);//用于启动装载一个程序
                  
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);//用于向一个文件fd写入数据

那么我们的GO程序在Linux上从编译到启动执行，退出的过程就是这样的。

java程序在Linux os 上的运行

我们编写一段简单的java程序

//demo.java
public class demo {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World");
    }
}

同样的，我们也在Linux os 编译一下它，同时观察它调用了Linux os的系统调用函数

 execve("/home/soft/jdk1.8.0_261/bin/java", ["java", "demo"], 0x55b6b83b23e0 /* 32 vars */) = 0
//第一个参数是ELF 可执行文件，第二个参数是数组，数组的第二个值是demo.class
///home/soft/jdk1.8.0_261/bin/java 会打开demo.class 文件读取内容并解释执行它。

rust 编程语言在Linux os 的运行

fn main() {
    println!("Hello World!");
}

编译后文件是ELF文件

启动示例程序

同样的也是execve,write系统调用函数。

php编程语言在Linux os 的运行

//demo.php
<?php

$name="vx:Le-studyg";

echo $name;

同样的我们启动执行它。

execve("/home/soft/php/bin/php", ["/home/soft/php/bin/php", "demo.php"], 0x55b6b83b23e0 /* 32 vars */) = 0
write(1, "vx:Le-studyg", 12) = 12
///home/soft/php/bin/php 为ELF可执行文件，读取后面的参数脚本文件demo.php然后打开读取内容解释执行

Linux os 系统调用函数

上面我们演示了golang,java,rust,php编程语言【其它编程语言也是一样】，它们启动到运行都是调用了Linux 的系统函数execve,write，【其实linux 的系统调用函数很多】这些函数都是固定的【函数名，功能，参数数量】都是固定的。

像execve,write系统调用函数在linux0.1版本【1991年发布的操作系统】就已经提供了。

2011年的linux版本3也是一直存在的

我们再看一下阿里云服务器【百度云，腾讯云都一样】Linux的系统调用

系统调用的使用

主要是通过控制X86 CPU的几个寄存器和指令syscall,x86是int指令来实现对系统调用的使用。

这里我们看java和golang的系统调用【其它编程语言全都一样】

java运行的底层指令

golang运行的底层指令

rsp寄存器的值上【内存上的数据】

0xc000066cd0:   0x5a    0xcc    0x48    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
0xc000066cd8:   0x01    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
0xc000066ce0:   0x01    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00    0x00
0xc000066ce8:   0x10    0x81    0x01    0x00    0xc0    0x00    0x00    0x00
0xc000018110:   "hello:Le-studyg\n"

所有编程语言的核心总结

应用层的生态千变万化，而它们的背后本质就是X86，千举万变，其道一也。

时间宝贵，无法在此处一一详细的说了，如有兴趣可以评论交流讨论学习。