库函数与系统调用

2018-07-13 08:57:03来源：编程学习网阅读 ()

系统调用可以解释为操作系统为用户提供的一些接口，这些接口提供了对系统硬件功能的操作。这样说大家可能还有点抽象，我再举一个更具体的例子：比如我要写一个程序，这个程序的功能就是在屏幕上显示一个字符串“hello，world！”。那么实现这么一个在屏幕上显示一个字符串的操作就是系统调用write()的功能。

那么系统调用的意义在哪里呢？

你想想看，你写一个程序还需要自己去实现在屏幕上打印字符串的代码，这也太累人了吧，，因此系统调用把我们从底层的硬件编程中解放了出来。再者，系统调用是内核代码，内核代码能访问系统上的所有地址空间，而我们执行的代码是用户空间的代码，用户空间的代码在对系统进行操作时是有限制的，（作为一个菜鸟程序员，系统如果不对你写的代码进行限制，，万一把系统搞蹦了呢。。）。因此系统调用的另一个功能就是维护了系统的安全性，，你要用就直接调用我这个接口就行了，，不用你自己写。系统调用还有一个功能就是为了方便程序的移植性。。

总之，你就把系统调用当做一个接口，什么时候你需要使用它了，调用一下它就行了，既方便又安全。。

你可能会有疑问，我们平时在写C语言时打印一个字符串不是用printf()函数吗？这个printf()跟前面提到的那个系统调用write()有什么区别呢？问对了。

其实你可以把库函数当做是对系统调用的又一次封装。。什么意思呢？系统调用作为内核提供给我们的接口，它的执行效率是比较高效精简的。但是有时候我们需要对获取的信息进行更复杂的处理，这个时候如果我们把这些处理过程包装成一个函数再提供给程序员，不是更方便编程了吗？因此一个库函数有可能含有一个系统调用，有可能有好几个系统调用，当然也有可能没有系统调用，比如有些操作就不需要涉及内核的功能。

总之，库函数是面向程序员的应用编程接口。看一下下面这张图也许更明白了它们之间的关系：

说完了库函数和系统调用之间的关系，下面我们来看看系统调用到底是怎么运行的。

当一个进程正在运行时，遇到读写文件什么的，此时会发生一个中断，中断发生后，系统会把当前用户进程的一些寄存器信息保存在内核堆栈中（以备将来恢复），接着去执行中断服务程序，我们这里是去执行系统调用，Linux中通过执行int $0x80来执行系统调用的中断，但是内核实现了很多系统调用，所以进程必须指明需要哪个系统调用，这时候就需要传递一个系统调用号。这个系统调用号就存放在%eax寄存器中。

下面我们通过一个例子来说明：我们这里这个程序用来显示当前的时间。

首先我们通过库函数来实现：