Linux操作系统编程-系统调用与库函数
操作系统用户接口：
- 命令接口：以命令形式呈现在用户面前，方便用户直接或间接控制自己的作业
- 程序接口：为应用程序使用系统功能而设置，是应用程序取得操作系统服务的唯一途--- 径。由一系列系统调用组成，每一个系统调用都是一个能完成特定功能的子程序。
- 图形接口：采用了图形化的操作界面，将各种应用程序和文件，直观、逼真地表示出来。
系统调用:
- 系统调用是内核提供的程序接口，是应用程序和硬件设备之间的中间层。
- 为应用程序提供了系统服务和硬件抽象能力，例如，当需要读文件时，应用程序可以不管磁盘类型和介质，甚至不用去管文件所在的文件系统到底是哪种类型；
- 系统调用保证了系统的稳定和安全
- 每个进程都运行在虚拟系统中
- Research UNIX系统的第7个版本提供了大给50个系统调用，4.4BSD提供了大约110个，SVR有大约120个。Linux根据不同的版本有240到260个。
- man 2 syscalls
系统调用的类型：
- 文件操作类系统调用： 如打开、创建、读取、删除、修改文件；
- 进程控制类系统调用：如创建进程、设置或获取进程属性等；
- 通信类系统调用：创建进程间的通信连接，发送、接收消息，或其他的通信方式；
- 设备管理类系统调用：打开、关闭和操作设备；
- 信息维护类系统调用：在用户程序和OS之间传递信息。例如，系统向用户程序传送当前时间、日期、操作系统版本号等。
- 系统调用和C库函数之间并不是一一对应的关系，可能几个不同的函数会调用到同一个系统调用：
- malloc函数和free函数都是通过sbrk系统调用来扩大或缩小进程的堆栈空间；
- execl、execlp、execle、execv、execvp和execve函数都是通过execve系统调用来执行一个可执行文件
- 并非所有的库函数都会调用系统调用，例 如，printf函数会调用write系统调用以输出一个字符串，但strcpy和atoi函数则不使用任何系统调用
UNIX/Linux软件层次架构
API（POSIX）、C库函数、系统调用
- 一般而言，应用程序使用API而不是直接使用系统调用来编程
- 进程UNIX/Linux的C库遵循POSIX规范，以库函数的形式实现了POSIX API（在API中使用系统调用完成相应功能）。
- 参考：/usr/include/asm/unistd.h
PS:
POSIX:Portable Operating System Interface ---> 可移植操作系统接口
是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行软件，而定义API的一系列互相关联的标准的总称，其正式称呼为IEEE Std 1003，而国际标准名称为ISO/IEC 9945。
此标准源于一个大约开始于1985年的项目。POSIX这个名称是由理查德·斯托曼（RMS）应IEEE的要求而提议的一个易于记忆的名称。
它基本上是Portable Operating System Interface（可移植操作系统接口）的缩写，而X则表明其对Unix API的传承。
sbrk系统调用：一种函数，能够修改程序BSS段的大小。
返回值：函数调用成功返回一指针，指向下一个内存空间。函数调用失败则返回（void*）-1,将errno设为ENOMEM。
sbrk举例：
#include <stdio.h>
#include <alloc.h>
int main(void) {
printf("Changing allocation with sbrk()\n");
printf("Before sbrk() call: %lu bytes free\n",
(unsigned long) coreleft());
sbrk(1000);
printf(" After sbrk() call: %lu bytes free\n",
(unsigned long) coreleft());
return 0;
}