linux系统调用和库函数调用的区别

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曹朔世易容
2019-07-30 · TA获得超过1202个赞
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系统调用:是操作系统为用户态运行的进程和硬件设备(如cpu、磁盘、打印机等)进行交互提供的一组接口,即就是设置在应用程序和硬件设备之间的一个接口层。可以说是操作系统留给用户程序的一个接口。再来说一下,linux内核是单内核,结构紧凑,执行速度快,各个模块之间是直接调用的关系。放眼望整个linux系统,从上到下依次是用户进程->linux内核->硬件。其中系统调用接口是位于linux内核中的,如果再稍微细分一下的话,整个linux系统从上到下可以是:用户进程->系统调用接口->linux内核子系统->硬件,也就是说linux内核包括了系统调用接口和内核子系统两部分;或者从下到上可以是:物理硬件->os内核->os服务->应用程序,其中操作系统起到“承上启下”的关键作用,向下管理物理硬件,向上为操作系服务和应用程序提供接口,这里的接口就是系统调用了。
一般地,操作系统为了考虑实现的难度和管理的方便,它只提供一少部分的系统调用,这些系统调用一般都是由c和汇编混合编写实现的,其接口用c来定义,而具体的实现则是汇编,这样的好处就是执行效率高,而且,极大的方便了上层调用。
库函数:顾名思义是把函数放到库里。是把一些常用到的函数编完放到一个文件里,供别人用。别人用的时候把它所在的文件名用#include<>加到里面就可以了。一般是放到lib文件里的。一般是指编译器提供的可在c源程序中调用的函数。可分为两类,一类是c语言标准规定的库函数,一类是编译器特定的库函数。(由于版权原因,库函数的源代码一般是不可见的,但在头文件中你可以看到它对外的接口)
libc中就是一个c标准库,里面存放一些基本函数,这些基本函数都是被标准化了的,而且这些函数通常都是用汇编直接实现的。
库函数一般可以概括的分为两类,一类是随着操作系统提供的,另一类是由第三方提供的。随着系统提供的这些库函数把系统调用进行封装或者组合,可以实现更多的功能,这样的库函数能够实现一些对内核来说比较复杂的操作。比如,read()函数根据参数,直接就能读文件,而背后隐藏的比如文件在硬盘的哪个磁道,哪个扇区,加载到内存的哪个位置等等这些操作,程序员是不必关心的,这些操作里面自然也包含了系统调用。而对于第三方的库,它其实和系统库一样,只是它直接利用系统调用的可能性要小一些,而是利用系统提供的api接口来实现功能(api的接口是开放的)。部分libc库中的函数的功能的实现还是借助了系统掉调用,比如printf的实现最终还是调用了write这样的系统调用;而另一些则不会使用系统调用,比如strlen,
strcat,
memcpy等。
实时上,系统调用所提供给用户的是直接而纯粹的高级服务,如果想要更人性化,具有更符合特定情况的功能,那么就要我们用户自己来定义,因此就衍生了库函数,它把部分系统调用包装起来,一方面把系统调用抽象了,一方面方便了用户级的调用。系统调用和库函数在执行的效果上很相似(当然库函数会更符合需求),但是系统调用是运行于内核状态;而库函数由用户调用,运行于用户态。
系统调用是为了方便使用操作系统的接口,而库函数则是为了人们编程的方便。
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