96-Linux系统调用与库函数的区别

心已赠人 2022-12-28 14:28 178阅读 0赞

## Linux系统调用与库函数的区别 ##

库函数的实现是在用户空间，在函数的库里，我们自己也可以做出来，静态库，共享库，其实和我们自己在代码中实现一个方法去调用它，本质上没有什么区别，方法的实现都是用户自己完成。  
但是系统调用的实现是在操作系统中，在编译操作系统的时候，就实现了该方法，所以用户是不可能去执行操作系统的代码，因此它的调用执行和库函数的调用执行是不一样的。  
我们自己实现一个函数，那我们去调用这个函数，就是跳到函数入口进行往下执行。  
但是系统调用就不一样，系统调用一旦执行，就要从用户空间切换到内核空间，表明上看，长得都和函数差不多，**我们在虚拟地址层看看：**

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**编号是3，就是库函数**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**编号为2，是系统调用，实现是在内核中**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBALeael-azveWuhw_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
**fork也是系统调用，在内核中实现。**  
**凡是要对硬件或者操作系统底层做操作的话，就是系统调用。**  
有些功能，用户自己是做不了的，需要操作系统来做（磁盘写数据，操作文件）。

**区别**： 系统调用的实现在内核中，属于内核空间，库函数的实现在函数库中，属于用户空间

**系统调用执行过程如下图：**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0xJTlpFWVU2NjY_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
系统调用号：在内核空间，对系统实现的方法进行编号，这个号是绝对的，从内核源码中摘抄出来的一部分，在内核中，有系统调用表：系统调用号和系统调用方法的入口地址组成，应用程序去执行open的时候，就会产生中断，当前的这个应用程序不能往下执行了，内核要上来处理这个中断，open执行以后，会将这个open对应的系统调用号5写到寄存器Eax中，接下来应用程序产生中断，应用程序就被换下去了，现场保护，把当前的应用程序在CPU中运行的各个寄存器上的信息存在内核栈上，内核上来执行，操作系统从Eax寄存器中把系统调用号5读出来，在系统调用表查，查出来是sys\_open，然后找到它对应的实现方法，然后就去打开一个文件，在内核中会创建一些数据结构，来表征这个打开的文件，然后把open的返回值，也就是文件描述符写入到Eax寄存器中，相当于把刚才引发的中断处理完了，恢复应用程序的执行，恢复以后，首先第一时间从Eax寄存器把结果3读出来，赋给fd，然后应用程序继续向下执行。  
内核代表用户在做打开文件的操作。  
**系统调用虽然效率很高，执行完之后去内核空间执行，但是，如果说频繁进行切换，切换的开销就比较大。**  
**所以printf优化为先给缓冲区输入数据，**  
因为如果我们的printf要往屏幕上输入信息，最终调用的是write的系统调用，如果不添加缓冲区，执行一下printf，马上切换到内核态，执行一下write，把内容写到屏幕上，然后刚恢复到用户空间，可能马上又要执行printf，把数据往屏幕上写，又要产生中断，切换到内核态，执行write，把数据写到屏幕上，然后恢复到用户空间，让应用程序执行，频繁切换，效率变得， 所以我们就给printf一个缓冲区，当执行printf方法，把打印的信息写到缓冲区中，等缓冲区满了之后，再从用户空间切换到内核空间，把数据全部写到屏幕上，只切换1次！！！效率就高了！！！

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