系统调用与标准函数库(上)

来源：互联网发布：卡盟域名中毒怎么办? 编辑：程序博客网时间：2024/05/03 16:49

所谓系统调用其实是操作系统提供给用户程序的一组“特殊”函数接口，可以直接这么去理解，操作系统是一个很大的“函数库”，它给程序员提供了很多可以调用的函数。

系统调用按照功能逻辑大致可分为:进程控制、进程间通信、文件系统控制、系统控制、内存管理、网络管理、socket控制、用户管理。在Linux的不同版本中，提供了两三百个系统调用，用户程序可以通过这组接口获得操作系统（内核）提供的服务。例如，用户可以通过文件系统相关的系统调用，请求系统打开文件、关闭文件或读写文件。下图是类UNIX系统的软件层次图：

应用程序可以通过系统调用接口陷入内核，内核再通过相应驱动程序去控制底层的硬件。当然应用程序进行系统调用有多种方式，如下图所示：(1)应用程序直接调用系统调用，(2)通过shell命令，(3)通过标准库函数，其实这些库函数也都是系统调用的封装出来的，比如fread()函数就是封装系统调用read()而来的，当然并不是所有的系统调用都被封装成了库函数。

1. 系统调用I/O函数

系统调用中操作I/O的函数，都是针对文件描述符的，通过文件描述符可以直接对相应的文件进行操作，如：open、close、write 、read、ioctl。就像我C语言博文中关于文件操作那篇一样，无非那些是标准库下的函数，是对系统调用中操作I/O的函数封装后的库函数，原理都是一样，C标准库中有关文件的FILE结构体中包含了文件描述符和一些关于流缓冲区的信息。
这里简单解释下文件描述符的概念，文件描述符本质就是一个非负整数，是你在用open系统调用打开现存文件或新建文件时，系统（内核）返回给你的，它用来指定已打开的文件。

#define STDIN_FILENO 0 //标准输入的文件描述符

#define STDOUT_FILENO 1 //标准输出的文件描述符

#define STDERR_FILENO 2 //标准错误的文件描述符
上面这三个是特殊的文件描述符，在程序运行起来后是默认打开的。

1.1 open函数：打开一个文件

当文件存在时使用：int open(const char *pathname, int flags);
当文件不存在时使用：int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
参数：pathname：文件的路径及文件名。
flags：open函数的行为标志。
mode：文件权限(可读、可写、可执行)的设置。
返回值：成功返回打开的文件描述符，失败返回-1，可以利用perror去查看原因(下同)。

1.2 close函数：关闭一个文件
int close(int fd);
参数：fd是调用open打开文件返回的文件描述符。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

1.3 read/write函数：把指定数目的数据读到内存或写到文件

ssize_t read/write(int fd, const void *addr, size_t count);
参数：fd：文件描述符。
addr：内存首地址/数据首地址。
count：写入数据的字节个数。
返回值：成功返回实际读出/写入数据的字节个数，失败返回-1。

1.4 remove函数：删除文件
int remove(const char *pathname);
参数：pathname ：文件的路名+文件名。
返回值：成功返回0，失败返回-1。

1.5 例系统调用实现cp命令

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>
  #include <malloc.h>
  #include <unistd.h>//write read
  #include <sys/types.h> //open
  #include <sys/stat.h>
  #include <fcntl.h>
  #define BUF_SIZE 1024
  int main(int argc,char *argv[])
  {
      int fd_src,fd_dest;
      char buf[BUF_SIZE]="";
      int ret = 0;
      if(argc != 3)
      {
          printf("miss parameters,please check your input!\n");
          exit(-1);
      }
      else
      {
          fd_src = open(argv[1],O_RDONLY);
          fd_dest = open(argv[2],O_WRONLY|O_CREAT,0666);
          if((fd_src == -1) || (fd_dest == -1))
          {
              perror("open file");
              exit(-1);
          }
          //拷贝到目的文件
          ret = read(fd_src,buf,BUF_SIZE);
          while(ret > 0)
          {
              ret = write(fd_dest,buf,ret);
              if(ret == -1)
                 {
                  perror("write file");
                  exit(1);
              }
              ret = read(fd_src,buf,BUF_SIZE);
          }
          close(fd_src);
          close(fd_dest);
        }
    return 0;
  }

1 0