系统调用与库函数
1、系统调用
操作系统负责管理和分配所有的计算机资源。为了更好地服务于应用程序,操作系统提供了一组特殊接口——系统调用。
通过这组接口用户程序可以使用操作系统内核提供的各种功能。例如分配内存、创建进程、实现进程之间的通信等。
用户程序向操作系统提出请求的接口就是系统调用。
所有的操作系统都会提供系统调用接口,只不过不同的操作系统提供的系统调用接口各不相同。
Linux 系统调用接口非常精简,它继承了Unix 系统调用中最基本的和最有用的部分。
这些系统调用按照功能大致可分为进程控制、进程间通信、文件系统控制、存储管理、网络管理、套接字控制、用户管理等几类。
为什么不允许程序直接访问计算机资源?答案是不安全。
操作系统基本上都支持多任务,即同时可以运行多个程序。如果允许程序直接访问系统资源,肯定会带来很多问题。
因此,所有软硬件资源的管理和分配都有操作系统负责。程序要获取资源(如分配内存,读写串口)必须由操作系统来完成,即用户程序向操作系统发出服务请求,操作系统收到请求后执行相关的代码来处理。
2.库函数
库函数可以说是对系统调用的一种封装,因为系统调用是面对的是操作系统,系统包括Linux、Windows等,如果直接系统调用,会影响程序的移植性,所以这里使用了库函数,比如说C库,这样只要系统中安装了C库,就都可以使用这些函数,比如printf() scanf()等,C库相当于对系统函数进行了翻译,使我们的APP可以调用这些函数。
3、用户编程接口API(就是库函数)
前面提到利用系统调用接口程序可以访问各种资源,但在实际开发中程序并不直接使用系统调用接口,而是使用用户编程接口(API)。为什么不直接使用系统调用接口呢?
原因如下:
1)系统调用接口功能非常简单,无法满足程序的需求。
2)不同操作系统的系统调用接口不兼容,程序移植时工作量大。
**用户编程接口通俗的解释就是各种库(最重要的就是C库)中的函数。**
为了提高开发效率,C库中实现了很多函数。这些函数实现了常用的功能,供程序员调用。这样一来,程序员不需要自己编写这些代码,直接调用库函数就可以实现基本功能,提高了代码的复用率。使用用户编程接口还有一个好处:程序具有良好的可移植性。几乎所有的操作系统上都实现了C库,所以程序通常只需要重新编译一下就可以在其他操作系统下运行。
用户编程接口(API)(用户编程接口就是库函数)在实现时,通常都要依赖系统调用接口。例如,创建进程的API函数fork()对应于内核空间的sys_fork()系统调用。很多API函数需要通过多个系统调用来完成其功能。还有一些API函数不要调用任何系统调用。
在Linux 中用户编程接口(API)遵循了在Unix中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。该标准基于当时想用的Unix 实践和经验,描述了操作系统的系统调用编程接口(实际上就是API),用于保证应用程序可以在源代码一级商多种操作系统上运行。这些系统调用编程接口主要是通过C库(libc )实现的。
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