2、Linux系统编程入门指南

Linux系统编程入门指南

1. 系统编程概述

系统编程是编写系统软件的艺术，系统软件处于底层，直接与内核和核心系统库交互。像shell、文本编辑器、编译器、调试器、核心实用程序和系统守护进程等都属于系统软件，它们基于内核和C库。与之相对的是应用编程，虽然有些应用程序处于较高层级，很少涉及底层，但了解系统编程对所有程序员都有益。

近年来，应用编程有从系统级编程转向高级开发的趋势，如使用JavaScript、PHP、C#或Java等。但这并不意味着系统编程会消亡，因为像JavaScript解释器和C#运行时等仍需系统编程来实现。而且大多数Unix和Linux代码仍在系统级编写，常见的有Apache、bash、cp等应用。

系统编程通常涵盖内核开发和设备驱动编写，但这里主要关注用户空间的系统级编程，网络编程等大型主题则不在讨论范围内。系统编程在Linux中有三个基石：系统调用、C库和C编译器。

2. 系统调用

系统调用是用户空间向内核请求服务或资源的函数调用，从常见的read()和write()到一些特殊的如get_thread_area()和set_tid_address()等。Linux实现的系统调用比大多数其他操作系统内核要少，例如i386架构约有300个系统调用，而微软Windows据称有数千个。不同的机器架构实现的系统调用列表有所不同，但超过90%的系统调用是所有架构共有的。

2.1 系统调用的调用机制

由于安全和可靠性原因，用户空间应用不能直接与内核空间链接。用户空间应用需通过内核提供的机制“通知”内核要调用系统调用，不同架构的机制不同。以i386为例，用户空间应用执行软件中断指令in