c库函数和系统调用的区别(很模糊)

c库函数和系统调用的区别(很模糊)
2011年06月08日
　　[b]Unix操作系统设计上的陈述：[/b]
　　理解库函数的区别和系统调用，首先要里理解Unix的kernel mode和user mode。考虑下面的函数段：
　　int main()
　　{
　　int fd = creat("filename",0666);
　　exit(0);
　　}
　　在执行main函数时，是在user mode下执行，当遇到creat函数时，继续在user mode下执行。然后系统将两个参数"filenam"和"0666"压入栈中或者某个寄存器，接着执行库函数creat。在库函数creat执行开始，系统仍然处在user mode下，接着系统将creat系统调用的unique number压入寄存器（比如说r0），然后执行指令trap（operating system trap）使系统进入kernel mode，并且处理系统调用。这时，系统意识到要进行系统调用的invoke，于是从寄存器r0中取出creat系统调用的unique number，从系统调用表中查找得知要invoke的系统调用是creat，然后执行。执行完毕后返回库函数creat的调用，库函数负责检查系统调用的执行情况（检查某些寄存器的值），然后库函数creat根据检查的结果返回相应的值。在这里，trap指令类似于一个系统中断，而系统调用creat是一个特殊的中断处理函数（inerrupt handler）。
　　[b]APUE上的陈述：[/b]
　　所有操作系统都提供多种服务的入口点，由此程序向系统核请求服务。各种版本的Unix都提供经良好定义的有限数目的入口点，经过这些入口点进入系统核，这些入口点被称之为系统调用(system call)，系统调用是我们不能更改的一种Unix特征。Unix版本7提供了约50个系统调用，4 3+BSD提供了约110个，而SVR4则提供了约120个。系统调用界面总是在Unix程序员手册的第二部分中说明。其定义也包括在C语言中。这与很多较早期的操作系统是不同的，这些系统按传统都在机器的汇编语言中定义系统核入口点.Unix所使用的技术是为每条系统调用在标准C库中设置一个具有同样名字的函数。用户进程用标准C调用序列来调用这些函数，然后，函数用系统所要求的技术调用相应的系统核服务.例如函数可将一个或几个C参数送入通用寄存器，然后执行某个产生软中断进入系统核的机器指令。
　　从应用角度考虑，我们可将系统调用视作为C函数。Unix程序员手册的第三部分定义了程序员可以使用的通用函数。虽然这些函数可能会调用一个或几个系统核的系统调用，但是它们并不是系统核的入口点。例如，printf函数会调用write系统调用以进行输出操作，但函数strcpy(复制一字符串)和atoi(变换ASCII为整数)并不使用任何系统调用。
　　从实施者的角度，系统调用和库函数之间有重大区别，但从用户角度其区别并不非常重要。从本书的目的出发，系统调用和库函数在本书中都以正常的C函数的形式出现。两者都对应用程序提供服务，但是，我们应当理解，如果希望的话，我们可以代换库函数，但是通常我们却不能代换系统服务。以存储器分配函数malloc为例。有多种方法可以进行存储器分配及与其相关的无用区收集操作(最佳适应，首次适应等)，并不存在对所有程序都最佳的一种技术。Unix系统调用中处理存储器分配的是sbrk(2)，它不是一个通用的存储器管理器。它增加或减少指定字节数的进程地址空间。如何管理该地址空间却取决于进程。存储器分配函数malloc(3)实现一种特定类型的分配。如果我们不喜欢其操作方式，则我们可以定义自己的malloc函数，极
　　其可能，它还是要调用sbrk系统调用。事实上，有很多软件包，它们实现自己的存储器分配算法，但仍使用sbrk系统调用。
　　从中可见，两者职责不同，相互分开，要核中的系统调用分配另外一块空间给进程，而库函数malloc则管理这种空间。
　　另一个可说明系统调用和库函数之间的差别的例子是，Unix提供决定当前时间和日期的界面。某些操作系统提供一个系统调用以返回时间，而另一个则返回日期。任何特殊的处理，例如正常时制和日光节约时制之间的转换，由系统核处理或要求人的干予。Unix则不同，它只提供一条系统调用，该系统调用返回国际标准时公元一九七