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

1、系統(tǒng)調用與庫函數(shù)操作系統(tǒng)結構用戶進程及系統(tǒng)進程都在內核上運行用戶態(tài)與內核態(tài)為了更好地保護內核空間，將程序的運行空間分為用戶空間和內核空間，邏輯上是相互分離的用戶進程通常情況下不允許訪問內核數(shù)據，也無法使用內核函數(shù)，它們只能在用戶空間操作用戶數(shù)據，調用用戶空間的函數(shù)用戶空間的進程需要獲得系統(tǒng)服務，就必須利用操作系統(tǒng)提供給用戶的特殊接口，即系統(tǒng)調用函數(shù)系統(tǒng)調用系統(tǒng)調用與庫函數(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核提供的服務，這些接口程序即即系統(tǒng)調用為了方便用戶編程使用，減低因執(zhí)行系統(tǒng)調用帶來的運行模式切換所造成的開銷，Linux提供運行在用戶空間的應用程序接

2、口（API）庫函數(shù)系統(tǒng)調用與庫函數(shù)API庫函數(shù)和系統(tǒng)調用并不只是一對一的關系，可以是多對一，也可以是一對多只能是API向下調用，而系統(tǒng)調用不能調用API系統(tǒng)調用與庫函數(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)內核部分系統(tǒng)調用一般位于操作系統(tǒng)核心的最高層，通過調用內核函數(shù)實現(xiàn)包括進程控制、文件系統(tǒng)控制、內存管理、socket管理、進程通信、系統(tǒng)控制等功能虛擬文件系統(tǒng)系統(tǒng)調用函數(shù)系統(tǒng)調用函數(shù)以C函數(shù)形式提供給用戶有類型、名稱、參數(shù)，并且標明相應的文件包含read系統(tǒng)調用可以打開一個指定文件 #include #include #include #include size_t rea

3、d(int fd, const void * buf, size_t count);系統(tǒng)調用與庫函數(shù)函數(shù)庫調用系統(tǒng)調用在所有的ANSI C編譯器版本中，C庫函數(shù)是相同的各個操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調用是不同的調用函數(shù)庫中的一段程序（或函數(shù)）調用系統(tǒng)內核的服務與用戶程序相聯(lián)系是操作系統(tǒng)的一個入口點在用戶地址空間執(zhí)行在內核地址空間執(zhí)行它的運行時間屬于“用戶時間”它的運行時間屬于“系統(tǒng)”時間屬于過程調用，調用開銷較小需要在用戶空間和內核上下文環(huán)境間切換，開銷較大庫文件程序要實現(xiàn)他們的功能，需要很多函數(shù)，包括自己編寫和調用別人已經寫好的函數(shù)linux把人們預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，庫文件都是一些預先編譯好的函數(shù)集合，函數(shù)以二進制代碼形式存儲在庫文件中庫文件為了便于編程，對于部分經常使用的函數(shù)，相應的開發(fā)語言都提供了對應的庫文件支持，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，只需要包含所需要函數(shù)所在的頭文件，而不必關心該函數(shù)的具體實現(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)調用函數(shù)需要不同頭文件頭文件保存在/usr/include內系統(tǒng)調用函數(shù)依賴于所運行的linux版本，一般放在/usr/include/sys或/usr/include/linux中庫文件在編譯時將庫中相應函數(shù)的二進制映像代碼直接拷貝到當前編

5、譯的程序中，當前程序在運行時獨立運行，即靜態(tài)庫，如 lib*.a在編譯時只引用庫中相應函數(shù)的二進制映像代碼的入口位置（不直接拷貝），該程序在運行時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)行文件中當同時運行的許多程序都使用同一個靜態(tài)庫時，就會在內存中有同一個函數(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)行時可以動態(tài)的引用和卸載共享庫文件程序使用共享庫的時候，有必要共享庫才被加載到內存中函數(shù)庫與頭文件/lib：系統(tǒng)必備共享庫/usr/

6、lib：標準共享庫和靜態(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，記錄了編譯時使用的動態(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使用/lib和/usr/lib下的庫文件通過源碼包進行安裝時，如

7、果不指定-prefix會將庫安裝在/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這個目錄，即使安裝了源碼包，但是使用時仍然找不到相關的.so庫也會報錯，系統(tǒng)找不到此文件glibcgnu發(fā)布的libc庫，即c運行庫linux系統(tǒng)中最底層的api，幾乎其它任何運行庫都會依賴于glibc除了封裝linux操作系統(tǒng)所提供的系統(tǒng)服務外，它本身也提供了許多其它一些必要功能服務的實現(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 鏈接庫錯誤鏈接庫默認位置為/lib和/usr/lib在/lib里建立庫鏈接文件，或修改/etc