11.系统调用与API【《链接、装载与库》学习笔记】

系统调用

系统调用（System Call）是应用程序和操作系统内核的接口。

现代操作系统将可能产生冲突的系统资源给保护起来，阻止应用程序直接访问。

Linux系统调用

在x86下，系统调用由0x80中断完成，各个通用寄存器用于传递参数，EAX寄存器用于表示系统调用的接口号。

这些系统调用的C语言形式定义在/usr/include/unistd.h中。

但是，不同系统的系统调用不同，所以一般使用运行库这个中间层。

系统调用原理

特权级与中断

在现代操作系统。通常有两种特权级别：用户模式和内核模式，也称用户态和内核态。操作系统一般通过中断来从用户态切换到内核态。

中断一般有两个属性，一个称为中断号（从0开始），一个称为中断处理程序（Interrupt Service Routine, ISR），不同的中断有不同的中断号，使用中断向量表存储中断号对应的程序。

在中断时，系统调用把系统调用号存入寄存器，到内核态通过读取寄存器获得系统调用号。

在Linux中，用户态和内核态使用的是不同的栈，两者各自负责各自的函数调用，互不干扰。

中断一般执行如下操作：

1. 触发中断
2. 切换堆栈
3. 中断处理程序

Linux新型系统调用机制

Linux操作系统声称一个虚拟动态共享库（Virtual Dynamic Shared Library, VDSO），可以支支持新型系统调用，应对新型的处理器。

Windows API

Windows最底层接口是Windows API。

Windows内核提供了数百个系统调用，（windows把这些系统调用称作系统服务），但是这些系统调用不公开，而在系统调用之上，建立一个API层。

Windows API是以DLL导出函数的形式暴露给应用程序开发者的，把这些头文件、导出库、相关文件和工具一起提供给开发者，并让他们成为SDK。

Windows API被分为几大类别：

类别	DLL
基本服务	kernel32.dll
图形设备接口	gdi32.dll
用户接口	user32.dll
高级服务	advapi32.dll
通用对话框	comdlg32.dll
通用控件	comctl32.dll
Shell	shell32.dll
网络服务	ws2_32.dll

API与子系统

子系统又称为Windows环境子系统（Environment Subsystem），简称子系统。

子系统实际上又是Windows在API和应用程序之间的一个中间层。但是Windows市场地位逐渐巩固，实际上Windows子系统已经被抛弃。