系统调用函数与库函数

一.什么是系统调用函数和库函数

        系统调用函数是指：通向操作系统本身的接口，是面向底层硬件的。可以使得用户态的进程与硬件设备(如CPU，磁盘，打印机)进行交互的，是操作系统留给应用程序的一个接口。如一下

                          open:    打开文件或设备

                           read:    从打开的文件或设备中读取数据

                           write：  向打开的文件或设备中写入数据

                           close：关闭文件或者设备

                           ioctl：把控制信息传递给设备驱动文件

        用户进程在发生系统调用的时候，内核将调用内核相关的函数来实现(如sys_read(),sys_write(),sys_fork()) 。用户程序不能直接调用这些函数，这些函数运行在内核态，CPU通过软中断切换到内核态，开始执行内核调用函数。

              用户态–>系统调用–>内核态–>返回用户态

        实际上使用系统调用会影响系统的性能，在执行调用的从用户态到内核态，在返回到用户态，有系统开销。为了减少开销，因此要减少系统调用的次数，并且让每次系统调用尽可能多的完成任务。硬件也会限制对底层系统调用一次所能写的数据块的大小。

         库函数是指：把函数放到库里面，供别人使用的一种方法，把一些常用的函数编写完放到一个文件里面，供不同的人进行调用。一般放在.lib文件中。库函数调用是面向应用开发的，库函数可以分为两类，一类是c语言标准规定的库函数，另一类是编译器特定的库函数。

        随着系统提供的这些库函数把系统调用进行封装或者组合，可以实现更多的功能，这些库函数能够实现一些对内核来说比较复杂的操作。比如，read()函数根据参数，直接就能读文件，而背后隐藏的比如文件在硬盘的哪个磁道，哪个扇区，加载到内存的哪个位置等等这些操作，程序员是不必关心的，这些操作里面自然也包含了系统调用。 而对于第三方的库，它其实和系统库一样，只是它直接利用系统调用的可能性要小一些，而是利用系统提供的API接口来实现功能(API的接口是开放的)。比如printf的实现最终还是调用了write这样的系统调用；而另一些则不会使用系统调用，比如strlen, strcat, memcpy等。  

二.系统调用函数与库函数的区别

     1. 系统调用是为了方便使用操作系统的接口，而库函数则是为了人们编程的方便。

      2.  库函数调用与系统无关，不同的系统调用库函数，库函数会调用不同的底层函数来实现，因此可移植性好。由于库函数是基于c库的，因此不能用于内核对于底层驱动设备的操作。

      3.库函数是语言或者应用程序的一部分，而系统调用是内核提供给应用程序的接口。属于系统的一部分。

      4.库函数在用户地址空间执行，系统调用是在内核地址空间执行的。

      5.库函数的运行时间属于用户的时间，系统调用属于系统时间，库函数开销较小，系统函数开销较大。

      6.库函数是缓冲的，系统调用是无缓冲的。

      7.系统调用依赖于平台，库函数不依赖。