3、Linux系统编程中的API、ABI、标准及文件系统概念解析

Linux系统编程中的API、ABI、标准及文件系统概念解析

1. API与ABI的概念

1.1 API

API常被称为“契约”，但严格从法律意义来讲，这种说法并不准确，因为API并非双向协议。API用户（通常是高级软件）对API及其实现没有任何输入权，只能选择使用或不使用。API的作用是确保如果两个软件都遵循该API，它们在源代码层面是兼容的，即API用户能针对API的实现成功编译代码。例如，C标准定义并由标准C库实现的接口就是典型的API，它定义了一系列基本且重要的函数，如内存管理和字符串操作例程。

1.2 ABI

ABI定义了特定架构下两个或多个软件之间的二进制接口，它规定了应用程序自身、应用程序与内核以及应用程序与库之间的交互方式。与API确保源代码兼容性不同，ABI确保二进制兼容性，保证目标代码在具有相同ABI的任何系统上无需重新编译即可运行。

ABI涉及调用约定、字节序、寄存器使用、系统调用调用、链接、库行为和二进制对象格式等问题。例如，调用约定定义了函数的调用方式、参数传递方式、哪些寄存器需要保留、哪些会被修改以及调用者如何获取返回值。

虽然曾有人尝试为给定架构在多个操作系统上定义单一的ABI（特别是Unix系统上的i386架构），但这些努力并未取得太大成功。包括Linux在内的操作系统往往会根据自身需求定义自己的ABI。ABI与架构密切相关，大多数ABI涉及特定机器的概念，如特定的寄存器或汇编指令。因此，在Linux上，每种机器架构都有自己的ABI，通常以机器名称来称呼特定的ABI，如Alpha或x86 - 64。系统程序员应了解ABI，但通常无需记住它，因为工具链（编译器、链接器等）会强制执行A