《liunx操作系統(tǒng)》課件21系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)

1、系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用戶進(jìn)程及系統(tǒng)進(jìn)程都在內(nèi)核上運(yùn)行用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)為了更好地保護(hù)內(nèi)核空間，將程序的運(yùn)行空間分為用戶空間和內(nèi)核空間，邏輯上是相互分離的用戶進(jìn)程通常情況下不允許訪問內(nèi)核數(shù)據(jù)，也無法使用內(nèi)核函數(shù)，它們只能在用戶空間操作用戶數(shù)據(jù)，調(diào)用用戶空間的函數(shù)用戶空間的進(jìn)程需要獲得系統(tǒng)服務(wù)，就必須利用操作系統(tǒng)提供給用戶的特殊接口，即系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)Linux操作系統(tǒng)提供良好定義的有限數(shù)目的接口程序，使用戶程序通過接口得到內(nèi)核提供的服務(wù)，這些接口程序即即系統(tǒng)調(diào)用為了方便用戶編程使用，減低因執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用帶來的運(yùn)行模式切換所造成的開銷，Linux提供運(yùn)行在用戶空間的應(yīng)用程序接

2、口（API）庫函數(shù)系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)API庫函數(shù)和系統(tǒng)調(diào)用并不只是一對(duì)一的關(guān)系，可以是多對(duì)一，也可以是一對(duì)多只能是API向下調(diào)用，而系統(tǒng)調(diào)用不能調(diào)用API系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)庫函數(shù)為程序開發(fā)和執(zhí)行提供方便環(huán)境，本身并不屬于操作系統(tǒng)內(nèi)核部分系統(tǒng)調(diào)用一般位于操作系統(tǒng)核心的最高層，通過調(diào)用內(nèi)核函數(shù)實(shí)現(xiàn)包括進(jìn)程控制、文件系統(tǒng)控制、內(nèi)存管理、socket管理、進(jìn)程通信、系統(tǒng)控制等功能虛擬文件系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)以C函數(shù)形式提供給用戶有類型、名稱、參數(shù)，并且標(biāo)明相應(yīng)的文件包含read系統(tǒng)調(diào)用可以打開一個(gè)指定文件 #include #include #include #include size_t rea

3、d(int fd, const void * buf, size_t count);系統(tǒng)調(diào)用與庫函數(shù)函數(shù)庫調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用在所有的ANSI C編譯器版本中，C庫函數(shù)是相同的各個(gè)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用是不同的調(diào)用函數(shù)庫中的一段程序（或函數(shù)）調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)核的服務(wù)與用戶程序相聯(lián)系是操作系統(tǒng)的一個(gè)入口點(diǎn)在用戶地址空間執(zhí)行在內(nèi)核地址空間執(zhí)行它的運(yùn)行時(shí)間屬于“用戶時(shí)間”它的運(yùn)行時(shí)間屬于“系統(tǒng)”時(shí)間屬于過程調(diào)用，調(diào)用開銷較小需要在用戶空間和內(nèi)核上下文環(huán)境間切換，開銷較大庫文件程序要實(shí)現(xiàn)他們的功能，需要很多函數(shù)，包括自己編寫和調(diào)用別人已經(jīng)寫好的函數(shù)linux把人們預(yù)先編譯好的按照可重用的原則編寫的函數(shù)集合起來，就是函數(shù)

4、庫在任何編程環(huán)境中，庫文件都是一些預(yù)先編譯好的函數(shù)集合，函數(shù)以二進(jìn)制代碼形式存儲(chǔ)在庫文件中庫文件為了便于編程，對(duì)于部分經(jīng)常使用的函數(shù)，相應(yīng)的開發(fā)語言都提供了對(duì)應(yīng)的庫文件支持，用戶要使用這些函數(shù)，只需要包含這些庫文件即可程序員在使用庫文件時(shí)，只需要包含所需要函數(shù)所在的頭文件，而不必關(guān)心該函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)函數(shù)庫文件包含.a的靜態(tài)庫和.so的共享庫頭文件不同的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)需要不同頭文件頭文件保存在/usr/include內(nèi)系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)依賴于所運(yùn)行的linux版本，一般放在/usr/include/sys或/usr/include/linux中庫文件在編譯時(shí)將庫中相應(yīng)函數(shù)的二進(jìn)制映像代碼直接拷貝到當(dāng)前編

5、譯的程序中，當(dāng)前程序在運(yùn)行時(shí)獨(dú)立運(yùn)行，即靜態(tài)庫，如 lib*.a在編譯時(shí)只引用庫中相應(yīng)函數(shù)的二進(jìn)制映像代碼的入口位置（不直接拷貝），該程序在運(yùn)行時(shí)從共享庫文件中讀出該函數(shù)代碼（首先將共享庫加載到內(nèi)存中），從而間接引用，這種庫即共享庫，以 lib*.so.x.x 為格式命名靜態(tài)庫與共享庫靜態(tài)庫（*.a）指令全都包含在最終生成的可執(zhí)行文件中當(dāng)同時(shí)運(yùn)行的許多程序都使用同一個(gè)靜態(tài)庫時(shí)，就會(huì)在內(nèi)存中有同一個(gè)函數(shù)的多份拷貝共享庫（*.so）不必被包含在最終可執(zhí)行文件中，文件執(zhí)行時(shí)可以動(dòng)態(tài)的引用和卸載共享庫文件程序使用共享庫的時(shí)候，有必要共享庫才被加載到內(nèi)存中函數(shù)庫與頭文件/lib：系統(tǒng)必備共享庫/usr/

6、lib：標(biāo)準(zhǔn)共享庫和靜態(tài)庫/usr/local/lib： 本地函數(shù)庫/usr/include： 系統(tǒng)頭文件/usr/local/include： 本地頭文件共享庫ldd： 可查看某個(gè)可執(zhí)行文件所使用的共享庫/etc/ld.so.conf： 包含共享庫搜索位置的配置文件，記錄了編譯時(shí)使用的動(dòng)態(tài)庫的路徑ldconfig： 共享庫管理工具， /etc/ld.so.conf列出的路徑下的庫文件 緩存到/etc/ld.so.cache 以供使用，一般在更新了共享庫之后要運(yùn)行該命令ldd命令確定某一特定可執(zhí)行程序是否引用共享庫庫文件編譯器只會(huì)使用/lib和/usr/lib下的庫文件通過源碼包進(jìn)行安裝時(shí)，如

7、果不指定-prefix會(huì)將庫安裝在/usr/local目錄下（可執(zhí)行文件在bin下，頭文件在include下，庫文件在lib下）若未在文件/etc/ld.so.conf中添加/usr/local/lib這個(gè)目錄，即使安裝了源碼包，但是使用時(shí)仍然找不到相關(guān)的.so庫也會(huì)報(bào)錯(cuò)，系統(tǒng)找不到此文件glibcgnu發(fā)布的libc庫，即c運(yùn)行庫linux系統(tǒng)中最底層的api，幾乎其它任何運(yùn)行庫都會(huì)依賴于glibc除了封裝linux操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)服務(wù)外，它本身也提供了許多其它一些必要功能服務(wù)的實(shí)現(xiàn)glibc版本查看libc版本安裝clustal omega解壓縮及安裝tar -zxvf clustal-omega-1.2.1.tar.gz./configureargtable2wget /argtable/argtable2-13.tar.gz 鏈接庫錯(cuò)誤鏈接庫默認(rèn)位置為/lib和/usr/lib在/lib里建立庫鏈接文件，或修改/etc