說(shuō)起 Wine，稍微資深一點(diǎn)的 Linux 用戶(hù)應(yīng)該都聽(tīng)過(guò)，但是真要說(shuō)起 Wine 到底是怎么回事，可能大多數(shù)人不見(jiàn)得說(shuō)得清。這篇文章會(huì)簡(jiǎn)單地介紹 Wine 的工作原理，以及如何開(kāi)始 Wine 的開(kāi)發(fā)。所以如果您屬于以下三類(lèi)讀者之一：

想?yún)⑴c Wine 開(kāi)發(fā)，但是不知如何開(kāi)始的。

僅僅想大致了解 Wine 是如何工作的。

只是想能夠愉快的用上最新版本 Wine 的。

希望在看完本文后，能夠有一些收獲。

Part 1 Wine 是什么

Wine 是 "Wine Is Not an Emulator" 的遞歸縮寫(xiě)，如同 "GNU" 一樣（GNU's Not Unix），字面意思就是 Wine 不是一個(gè)模擬器。這里的模擬器主要是指 Wine 并不是一個(gè)虛擬機(jī)，而是一個(gè) Windows API 實(shí)現(xiàn)兼容層。這么說(shuō)可能不太好理解，大家可以把 Windows 應(yīng)用程序類(lèi)比成 Android 應(yīng)用程序，而 Wine 的角色就和 Android 很像了，將操作系統(tǒng)提供的各種功能封裝成 API，并讓?xiě)?yīng)用程序在隔離的環(huán)境內(nèi)運(yùn)行。至于 API 長(zhǎng)成啥樣，隔離的力度如何，這些都是實(shí)現(xiàn)相關(guān)的，和本質(zhì)并不沖突。另一方面，Wine 其實(shí)又是一個(gè)模擬器，不過(guò)模擬的對(duì)象不是硬件 CPU，而是 Windows 的行為。

Part 2 Wine 原理介紹

本節(jié)內(nèi)容相對(duì)來(lái)說(shuō)稍顯基礎(chǔ)和單一啦，并且閱讀時(shí)最好對(duì)操作系統(tǒng)有一定程度的了解哦。如果只是想編譯、運(yùn)行，對(duì)原理不敢興趣的同學(xué)，可以跳過(guò)，不影響后面的閱讀。

Wine 的目的是運(yùn)行 Windows 上的可執(zhí)行程序（PE，portable executable）。我們知道，可執(zhí)行程序的本質(zhì)其實(shí)就是按照某一規(guī)則排列的機(jī)器碼，而機(jī)器碼是指令集相關(guān)的。得益于常見(jiàn)的 PC 機(jī)一般是 x86/x64 的，因此 Windows 應(yīng)用程序從指令集的角度看，是完全可以在 x86/x64 的 Linux 機(jī)器上直接運(yùn)行，而不需要硬件層模擬的。

但是為了能夠直接加載運(yùn)行 PE 文件，需要滿足一些 ABI 兼容。最基本的，Windows PE 程序會(huì)假定自己被加載到地址 0x400000 處，因此 Wine 實(shí)現(xiàn)自己的 loader 時(shí)，需要保證將 PE 鏡像加載到同樣的位置。對(duì)于靜態(tài)鏈接的程序，需要做的事情可能不是太多，但是對(duì)于動(dòng)態(tài)鏈接的程序，Wine 需要模仿 Windows loader 的行為，加載依賴(lài)的庫(kù)，并進(jìn)行相應(yīng)的重定位工作。

為了最大程度上減少對(duì)二進(jìn)制層面的依賴(lài)，Wine 決定實(shí)現(xiàn)至少 GDI32，KERNEL32，USER32 三個(gè)動(dòng)態(tài)庫(kù)，因?yàn)槠渌麕?kù)都是建立在這三個(gè)庫(kù)的基礎(chǔ)之上的。所以理論上來(lái)說(shuō)，除此之外的其他動(dòng)態(tài)庫(kù)是可以直接使用 Windows 上面現(xiàn)有的庫(kù)，但由于各種原因，Wine 還是傾向于盡量實(shí)現(xiàn)所有的 API。我們把 Wine 自己實(shí)現(xiàn)的 API 庫(kù)稱(chēng)作 builtin，把 Windows 上現(xiàn)成的庫(kù)稱(chēng)作 native。當(dāng) Wine 在加載 builtin 動(dòng)態(tài)庫(kù)的同時(shí)，還會(huì)在內(nèi)存中建立 PE header，用來(lái)模仿 Windows 上的內(nèi)存布局。更加詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)，有機(jī)會(huì)可以寫(xiě)一篇 Wine loader 相關(guān)的文章來(lái)介紹 Wine 本身、PE 程序和動(dòng)態(tài)庫(kù)是如何被加載的。

除開(kāi) loader 的功能外，Wine 還需要解決進(jìn)程間通信（IPC）的問(wèn)題。Wine 的實(shí)現(xiàn)方式是將所有跨進(jìn)程的對(duì)象和機(jī)制，比如 GDI 對(duì)象，比如信號(hào)量，全部實(shí)現(xiàn)在 Wine server 中。同時(shí) Wine 允許系統(tǒng)運(yùn)行多個(gè) Wine server 的實(shí)例。這樣存在于同一個(gè) Wine server 中的對(duì)象自然是可以相互通信，好像在同一個(gè)空間內(nèi)；而不同 Wine server 下的對(duì)象，是相互隔離的，這種架構(gòu)使得不同容器之間的程序相互沒(méi)有影響。Wine server 的具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò) unix socket，實(shí)現(xiàn)了一套 IPC 機(jī)制，完成和 API 層的交互。

有了以上這些基礎(chǔ)，Wine 實(shí)現(xiàn)起各種功能就可以按部就班了，只需理解 Windows 下 API 的行為和含義，然后再重新實(shí)現(xiàn)一遍就行了。聽(tīng)起來(lái)雖然簡(jiǎn)單，實(shí)際難度不小，特別是一些未公開(kāi)的行為，必須對(duì)整體有相當(dāng)?shù)牧私夂蟛拍芟率帧Ｉ踔烈恍┎町悾热?UI 相關(guān)的內(nèi)容，由于 Windows 窗口系統(tǒng)和 X 在設(shè)計(jì)哲學(xué)上的不同，實(shí)現(xiàn)上需要有所舍取。目前 Wine 支持的平臺(tái)不僅包括 Linux，還包括 BSD、Mac OS X 和 Android。

Part 3 環(huán)境

下面的開(kāi)發(fā)環(huán)境都以 deepin 為例進(jìn)行說(shuō)明。

首先獲取代碼。Wine 官方代碼倉(cāng)庫(kù)地址為

git://source.winehq.org/git/wine.git

如果你想方便打包給別人使用，又不太想折騰打包的一些細(xì)節(jié)，可以用各個(gè)發(fā)行版自己維護(hù)的 Wine。比如 Debian 維護(hù)的 Wine 倉(cāng)庫(kù)地址為

https://salsa.debian.org/wine-team/wine.git

這里以官方的 Wine 為例：

git clone git://source.winehq.org/git/wine.git

然后安裝開(kāi)發(fā)的依賴(lài)。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們只編譯 32 位的 Wine，因?yàn)?64 位的 Wine 只支持 64 位的 PE 程序，而目前 Windows 上仍有大量的程序只提供了 32 位的版本。

    sudo apt install
        gcc-multilib
        flex
        bison
        libx11-dev:i386
        libfreetype6-dev:i386
        libxcursor-dev:i386
        libxi-dev:i386
        libxshmfence-dev:i386
        libxxf86vm-dev:i386
        libxrandr-dev:i386
        libxfixes-dev:i386
        libxinerama-dev:i386
        libxcomposite-dev:i386
        libglu1-mesa-dev:i386
        libosmesa6-dev:i386
        ocl-icd-opencl-dev:i386
        libpcap-dev:i386
        libdbus-1-dev:i386
        libgnutls28-dev:i386
        libncurses-dev:i386
        libsane-dev:i386
        libv4l-dev:i386
        libgphoto2-dev:i386
        liblcms2-dev:i386
        libpulse-dev:i386
        libgstreamer-plugins-base1.0-dev:i386
        libudev-dev:i386
        libcapi20-dev:i386
        libcups2-dev:i386
        libfontconfig1-dev:i386
        libgsm1-dev:i386
        libkrb5-dev:i386
        libtiff-dev:i386
        libmpg123-dev:i386
        libopenal-dev:i386
        libldap2-dev:i386
        libxrandr-dev:i386
        libxml2-dev:i386
        libxslt1-dev:i386
        libjpeg62-turbo-dev:i386
        libusb-1.0-0-dev:i386
        gettext
        libsdl2-dev:i386
        libvulkan-dev:i386

接著運(yùn)行腳本：

./configure --with-gnutls --without-hal --without-oss

根據(jù)不同的 Wine 版本，此時(shí)可能會(huì)提示不同的 feature 支持情況。我們可以根據(jù)需求，對(duì)上面的依賴(lài)庫(kù)和傳入的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，具體可以查看 configure.ac 的內(nèi)容。

Wine 的源碼比較大，編譯有些耗時(shí)，可以根據(jù) CPU 情況增加并行參數(shù)，比如 make -j8，進(jìn)行編譯。

編譯完成后，運(yùn)行：

./wine --version

可以查看版本號(hào)。如果想安裝到系統(tǒng)，可以運(yùn)行：

sudo make install

但是注意，安裝后可能會(huì)修改一些文件的默認(rèn)打開(kāi)方式。

Part 4 使用

運(yùn)行：

./wine winecfg

可以對(duì)默認(rèn)容器進(jìn)行設(shè)置，默認(rèn)的容器位于 HOME 目錄下的 .wine，環(huán)境變量 WINEPREFIX 用來(lái)修改當(dāng)前的容器路徑。比如有一個(gè)叫 demo.exe 的可執(zhí)行文件，我們想測(cè)試能否正常運(yùn)行，可以運(yùn)行。

WINEPREFIX=~/.demo_exe ./wine demo.exe

HOME 目錄下的`demo_exe`就會(huì)作為其容器目錄。

Part 5 開(kāi)發(fā)

編譯過(guò)后的 Wine 源碼目錄結(jié)構(gòu)如下：

    ├── aclocal.m4
    ├── ANNOUNCE
    ├── AUTHORS
    ├── config.log
    ├── config.status
    ├── configure
    ├── configure.ac
    ├── COPYING.LIB
    ├── dlls
    ├── documentation
    ├── fonts
    ├── include
    ├── libs
    ├── LICENSE
    ├── LICENSE.OLD
    ├── loader
    ├── MAINTAINERS
    ├── Makefile
    ├── Makefile.in
    ├── po
    ├── programs
    ├── README
    ├── server
    ├── tools
    ├── VERSION
    └── wine -> tools/winewrapper

目錄 dlls 按照模塊存放了所有 API 的實(shí)現(xiàn)。

目錄 loader 是和 Wine 啟動(dòng)、加載相關(guān)的代碼。

目錄 programs 存放了外部程序的代碼，比如注冊(cè)表管理工具 regedit 。

目錄 server 顧名思義，是 Wine server 的實(shí)現(xiàn)。

接下來(lái)需要做的就和普通開(kāi)發(fā)沒(méi)什么兩樣了。比如說(shuō)我們發(fā)現(xiàn)某個(gè)應(yīng)用存在字體相關(guān)的 BUG，可以首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷在 Windows 上，該程序是如何實(shí)現(xiàn)的，然后查看對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。例如 GDI 相關(guān)的字體實(shí)現(xiàn)，位于 dlls/gdi32/font.c 和 dlls/gdi32/freetype.c 。修改完代碼后，在所在模塊的目錄，比如上例就是 dlls/gdi32 下重新 make 就可以快速驗(yàn)證了。

對(duì)于復(fù)雜的問(wèn)題，不太好直接定位的，可以通過(guò)輸出日志的方式來(lái)調(diào)試，環(huán)境變量 WINEDEBUG 指定了需要輸出的日志。

有時(shí)我們可能需要把復(fù)雜的情況簡(jiǎn)單化，這時(shí)候難免會(huì)寫(xiě)一些小的 demo 程序來(lái)重現(xiàn)問(wèn)題。如果不想到 Windows 上面編譯，可以使用 mingw 直接在 deepin 下編譯出 exe 文件。方法很簡(jiǎn)單，首先安裝 mingw：

sudo apt install mingw-w64

接著正常利用 Windows API 實(shí)現(xiàn)程序，最后利用 mingw 編譯工具鏈生成文件即可，Makefile 示例：

hello.exe: hello.c
    i686-w64-mingw32-g++ -o hello.exe hello.c -DUNICODE -D_UNICODE -municode -lgdi32

上面的例子，定義了 UNICODE，所以使用的 UNICODE 版本的 API，入口函數(shù)為 wmain，-lgdi32 表示需要鏈接庫(kù) gdi32 。生成出來(lái)的 hello.exe，可以同時(shí)在 Windows 和 deepin 下運(yùn)行。

Part 6 其他

本文介紹的內(nèi)容只涉及到 Wine 開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，Wine 本身還有很多東西值得去探索。比如 Wine 是如何使用 driver 機(jī)制讓接口和實(shí)現(xiàn)分離的，再比如 Wine 是如何使用純 C 實(shí)現(xiàn) COM 機(jī)制的。雖然 Wine 的出現(xiàn)已經(jīng)有一些年頭了，但是目前的開(kāi)發(fā)仍然比較活躍，感興趣的同學(xué)可以加入進(jìn)來(lái)，為 Linux 生態(tài)添磚加瓦，讓大家能用到更多的優(yōu)質(zhì)應(yīng)用，也算是曲線救國(guó)了。

Part 7 更新

7.1 新的 WOW64

上面編譯的例子中，我們只編譯了 32 位的 Wine，忽略了編譯 64 位 Wine 的細(xì)節(jié)。從 Wine 8 開(kāi)始，Wine 開(kāi)始了一個(gè)稱(chēng)為 PE Convertion 的開(kāi)發(fā)過(guò)程，重新實(shí)現(xiàn)了 WOW64 的機(jī)制。此模式下只需要編譯出一份 Wine，既可以運(yùn)行 32 位程序，也能運(yùn)行 64 位程序。同時(shí)也不再依賴(lài) 32 位的運(yùn)行時(shí)庫(kù)。雖然此模式還被認(rèn)為處于實(shí)驗(yàn)階段，但是從 deepin-wine8 開(kāi)始，我們已經(jīng)默認(rèn)使用此方式。

編譯新的 WOW64 方式的 Wine，步驟如下：

Wine 官方的源碼地址已經(jīng)更改，在https://gitlab.winehq.org/wine/wine.git下載源代碼。

依舊需要安裝編譯時(shí)依賴(lài)的開(kāi)發(fā)庫(kù)，不同在于我們這次只需要安裝 amd64 的版本，在安裝開(kāi)發(fā)庫(kù)時(shí)不再需要指定 ：i386 后綴。此外 mingw-w64 在此模式下成為必須項(xiàng)。

在 Wine 源碼目錄的同級(jí)目錄下新建 build-wine 目錄，并進(jìn)入此目錄。

運(yùn)行 ../wine/configure --prefix=/opt/wine-newwow64 --enable-archs=i386,x86_64。這一步如果有任何提示，比如缺少編譯期依賴(lài)，可以在安裝后再次運(yùn)行。

make -j8，進(jìn)行編譯。

sudo make install 安裝，Wine 會(huì)安裝在第 4 步通過(guò) prefix 指定的位置，即 /opt/wine-newwow64 。當(dāng)然也可以選擇不安裝，直接在編譯目錄下運(yùn)行。

7.2 其他架構(gòu)

在關(guān)于原理一節(jié)的描述中我們提到過(guò)，x86/x64 機(jī)器的 Linux 系統(tǒng)可以通過(guò) Wine 運(yùn)行 x86/x64 的 PE 程序。實(shí)際上如今通過(guò) DBT（dynamic binary translation）技術(shù)，在 ARM 及其他架構(gòu)上已經(jīng)有了運(yùn)行 Wine 的方案。感興趣的讀者可以查看Box64項(xiàng)目。

11月份，微信在 deepin 商店上架了Linux原生版本，功能與 Windows、MacOS 相差無(wú)幾。Wine 版本的微信終于可以"功成身退"了，我們也期待今后有更多軟件推出原生版本，讓 Wine 早點(diǎn)完成"歷史使命"。