现在的位置: 首页 > 自动控制 > 工业·编程 > 正文

系统函数和库函数的区别

2019-11-11 08:56 工业·编程 ⁄ 共 1990字 ⁄ 字号 暂无评论

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。

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。 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年一月一日午夜来所以经过的秒数。对该值的任何解释,例如将其变换成人们可读的,使用本地时区的时间和日 期,都留给用户进程运行。在标准C库中,提供了若干例程以处理大多数情况。这些库函数 处理各种细节,例如各种日光节约时算法。

【上篇】
【下篇】

给我留言

留言无头像?