以前研究Windows的基本概念时,我就知道它有一个POSIX子系统,可以在Windows下编译运行使用了POSIX库的程序。但这一直停留在书本概念层面,直到昨天看到Jeep同学的Windows系统上安装了一个Subsystem for UNIX-based Applications时,我便决定也安装试用一下。
有关Windows的POSIX子系统是什么、怎么用的问题,可以参考Wikipedia或Microsoft TechNet [英文][中文]上的介绍。它历经了NT时代的Microsoft POSIX subsystem、XP/2000时代的Microsoft Windows Services for UNIX (SFU)以及2003 R2/Vista/2008时代的Subsystem for UNIX-based Applications (SUA)等版本,对POSIX标准的支持日臻完善。我的系统是来自MSDNAA/IEEE的Windows Server 2008,自然要使用最新版的SUA。至于SUA和cygwin在实现机理和功能性能上有什么区别,我还没有仔细研究。但从直观感觉上,Windows原生支持的SUA是比cygwin快一点儿;按照Wikipedia上的这个说法,cygwin是对POSIX是“partial”兼容,而SFU/SUA则是“full”兼容。
很多人安装SUA的目的并不是要向Windows移植什么重要的UNIX/Linux应用,有时候我们仅仅是为了在Windows中使用一个类UNIX的Shell以及丰富的GNU utilities,毕竟这类久经考验的命令行工具比Windows Command Prompt的那些命令好使很多。对于工作环境要求在Windows和Linux间来来回回切换的人们,也省得敲错命令。安装SUA之后,预装的Shell是C Shell和Korn Shell,还安装了包括vi、gcc在内的300多个命令行工具。同时,Windows的Path环境变量中自动添加了SUA相关目录,这样在Windows Command Prompt和Power Shell中也可以使用很多GNU utilities了。当然,UNIX Shell的内部命令是不可以在这里使用的。此外,在Power Shell中,Power Shell命令别名(如ls、cp)会优先于同名的GNU utilities调用。总之,使用SUA或cygwin这类UNIX Shell+GNU utilities的模拟环境,相比手工添加的“容错”命令或者GnuWin32这类独立命令级的移植要“真实”和顺手得多,但缺点就是体积庞大。
为了检验SUA的能力,我拿我相对熟悉的GNU bash做了实验。从官方下载bash-4.0版源代码,在SUA的C Shell环境中解压,运行./configure通过。但在make时报错:

  1. execute_cmd.c: In function `time_command':
  2. execute_cmd.c:1145: error: storage size of `dtz' isn't known

查看execute_cmd.c源代码,发现这句代码有注释:

  1. struct timezone dtz; /* posix doesn't define this */

看来这个struct timezone不是POSIX标准的东西。通过上下文,我发现这里是处理time(计时)关键字的函数。于是查看configure的帮助,得知只要加一个“--disable-command-timing”参数即可禁用time关键字(这时输入time将改用/bin/time程序做计时)。再次make,execute_cmd.c通过,但又出现以下错误:

  1. getcwd.c: In function `_path_checkino':
  2. getcwd.c:80: error: `MP_RMDOT' undeclared (first use in this function)
  3. getcwd.c:80: error: (Each undeclared identifier is reported only once
  4. getcwd.c:80: error: for each function it appears in.)

查看./lib/sh/getcwd.c的源代码,果然没有找到MP_RMDOT宏的定义。在全部源代码中搜索,发现这一定义在externs.h中,在./lib/sh/makepath.c中也有使用,唯独在./lib/sh/getcwd.c中使用了却没有引用其定义。也许这是bash-4.0的一个bug?使用Linux下的gcc编译连接是通过的,但SUA下的gcc版本也许有更严格的名字连接策略,导致无法编译通过。于是我将“#define MP_RMDOT 0x04”的定义手工加入./lib/sh/getcwd.c,再次make,全部通过。实验运行无误!
需要注意的是,SUA提供的是编译和运行使用了POSIX库的程序的环境,并不提供UNIX二进制文件的运行支持。它编译生成和支持运行的可执行文件仍然是Windows的PE格式,而不是ELF之类。SUA支持的只是仅使用了标准库和POSIX库的程序的源代码级移植,对于使用了Linux等环境特有的系统调用的程序,也不可能不加修改地编译运行。
有空再研究一下SUA在我们的工程中能有什么实际点的应用。