操作系统-系统调用

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于 2024-02-22 12:38:58 发布

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文章标签： windows linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/q18041102628/article/details/136230647

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系统调用（System Call）是操作系统内核提供给用户程序的一组预先定义好的接口函数，它是用户态进程与操作系统内核交互的主要方式。通过系统调用，应用程序可以请求操作系统提供的服务和资源，如访问硬件设备、管理文件系统、创建或销毁进程等。

在执行过程中，当用户态程序需要执行特权操作（只有操作系统内核才能执行的操作），例如读写磁盘、获取系统时间、分配内存等，它必须通过一个特殊的指令或者库函数来发起系统调用。这些调用会导致处理器从用户态切换到核心态，使得内核能够代表用户程序执行那些需要较高权限的操作，并将结果返回给用户态程序继续执行。

下面通过几个例子来说明系统调用的应用：

读写文件系统：当一个C语言程序使用fopen()、fwrite()和fclose()函数进行文件操作时，实际上是在间接调用操作系统提供的系统调用，如Linux下的open(), write()和close()。比如打开一个文件：
C
```
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        // 处理错误...
    }
    // 写入数据...
    fclose(file);
    return 0;
}
```
在这个例子中，fopen()内部会生成对open()系统调用的封装，以便安全地打开指定路径的文件。

创建新进程：使用fork()系统调用可以在当前进程中创建一个新的子进程。例如，在Unix/Linux环境下：

#include <unistd.h>

int main() {
    pid_t child_pid = fork();
    if (child_pid == 0) {
        // 这里是子进程代码
    } else if (child_pid > 0) {
        // 这里是父进程代码
    } else {
        // 错误处理
    }
    return 0;
}

分配内存：使用malloc()或calloc()动态分配内存时，它们最终会调用到操作系统提供的内存管理相关的系统调用，如在POSIX系统中的brk()或mmap()系统调用来获取内存空间。
定时器设置：设置定时器时，如Linux系统下使用alarm()或setitimer()，可以安排一段时间后触发信号，这背后也是由内核实现的定时器系统调用支持。