3、Linux系统编程基础：API、ABI、标准与文件系统详解

Linux系统编程基础：API、ABI、标准与文件系统详解

1. API与ABI的概念

在软件开发领域，API（应用程序编程接口）常被称为“契约”，但严格来说这并不准确，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的主要作用是确保遵循它的两个软件在源代码层面兼容，即API用户能针对API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API的一个实际例子，它定义了诸如内存管理和字符串处理等基本且必要的函数族。

而ABI（应用程序二进制接口）则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涉及的问题包括调用约定、字节顺序、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。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。

尽管人们曾多次尝试为特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在内的操作系统倾向于根据自身需求定义自己的ABI。ABI与架构密切相关，大多数ABI都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。

系统程序员应该了解ABI，但通常无需记住它。ABI由工具链（如编译器、链接器等）强制执行，一般不会直接