二进制文件如何在不同的机器上运行？

Question

我一直想知道可执行二进制文件实际上是如何工作的。编译总是声明为

获取源代码并将其翻译为机器语言

但这到底意味着什么呢？即：

1. 我可以将二进制文件从计算机 A 移动到计算机 B 并期望它正常工作吗？（假设我也移动了适当的库）
2. 每个可执行二进制文件都适合与特定处理器一起使用吗？
3. 可执行二进制文件中包含哪些类型的信息？
4. 为什么Windows上的可执行文件可以在任何Windows版本上启动？（如果有效的话那就是另一个故事了）
5. 为什么我无法在 Windows 上运行 Linux 可执行文件？它与内核有关（所以与处理器无关）吗？

请注意，我对处理器和编译器的了解有限，并且对汇编一无所知。

Answer 1

1. 不必要。如果它是为了可移植性而构建的并且平台兼容，那么可以（例如，64 位版本的 Windows 能够执行 32 位和 64 位 Windows 可执行文件，但不再是 16 位版本）。
2. 不必要。它们是为特定指令集而设计的。由于这些通常是扩展并且具有向后兼容性，因此您可能会在较新的处理器上运行较旧的文件，但不一定是相反。例如，为 Windows 95 编译的程序可能仍然可以在当今的硬件上运行，但您无法在旧的 Windows 95 计算机上运行为当今的硬件编译的程序。但是，如果两台机器运行完全不同的指令，则可执行文件将不兼容（例如 Intel 与 ARM）。
3. 这是依赖于平台的，有多种格式具有不同的标头和内容，但基本上总是有某种标头作为索引，告诉操作系统在哪里可以找到特定的东西（例如主入口点）。
4. 他们实际上不能（参见上面的#2）。
5. 首先，Windows 和 Linux 的可执行文件使用不同的格式。但即便如此，还是存在差异，例如整个环境和提供的平台 API/库。例如，Linux 可执行文件通常会尝试与 X11 等窗口管理器通信，而 Windows 程序会尝试调用 Windows API。然而，有一些方法可以让这些事情发挥作用。旧版本的 Windows（NT？）实际上具有 POSIX 扩展，因此据我所知，您可以运行一组有限的 Linux 程序，尽管我从未真正尝试过或仔细研究过。另一方面，对于 Linux，有诸如 Wine 之类的工具，它将尝试模拟 Windows 环境，提供 API 文件、路径转换等。这不是完整的模拟（就像使用虚拟机一样）。