Linux系统调用一、系统调用与C库函数的关系 —— 从进程虚拟地址空间和文件描述符的角度分析

简介: Linux系统调用一、系统调用与C库函数的关系 —— 从进程虚拟地址空间和文件描述符的角度分析

当我们在C语言程序中调用一个库函数的时候,比如调用printf()函数,实际上它是通过文件指针来指向要打印的位置的。并且,printf()函数会调用Linux的系统函数write()函数(它是一个系统接口,也可以人工调用),write()函数再继续调用sys_write()函数(这个函数只能是操作系统去调用),sys_write()继续调用设备驱动,具体调用哪个驱动要看输出的位置,如果是printf()打印到显示器上,那么就调用显示器驱动并打印在屏幕上,如果是写到网络上,就会调用网卡驱动。我们所作的只有在C程序中调用printf()等库函数,其余操作都是操作系统帮我们做的。请看下面这张图。

printf()函数在打印的时候通过一个文件指针来实现打印到某个文件的某个位置。在文件在文件指针中,包含了一个文件描述符,这个文件描述符用于指定目标文件,默认情况下就是STDOUT_FILENO也就是标准输出1号描述符;f_pos指定了读写的位置,比如我们打印的时候他会不停的在上一次打印的末尾位置打印后面的内容,就是通过这个位置去实现的;在最后还有一个缓冲区buffer,那么为什么要有buffer缓冲区呢,其实这是为了提高读写的效率,把读写的内容先放到缓冲区,这样就可以实现一次读写更多的内容。并且,这个缓冲区需要刷新才能得到输入输出,我们可以通过下面程序来测试一下。

测试文件01_print_dm.c

/************************************************************
  >File Name  : 01_print_dm.c
  >Author     : QQ
  >Company    : QQ
  >Create Time: 2022年05月12日 星期四 15时28分15秒************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{   
    close(1);
    int fd = open("test.log", O_CREAT | O_TRUNC | O_WRONLY, 0644);
    printf("hello ... \n");
    fflush(stdout);
    close(fd);
    return 0;
}

编译文件makefile

.PHONY:all clean
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -g
EXE=01_print_dm
all:$(EXE)
%.o:%.c
  $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $@
clean:
  -@rm -f *.o $(EXE)

在这个程序中close(1);表示关闭标准输出,在前面我们已经说过文件描述符1代表标准输出,这时候通过open()打开一个文件,我们知道,当打开一个文件的时候会使用一个当前空闲的最小文件描述符,因为前面我们把标准输出关闭了,所以当前空闲的最小文件描述符1分配给open()函数打开的文件。虽然1号文件描述符当前已经不是标准输出(终端显示屏)了,但是stdout依然是指向1号文件描述符的,实际上这就相当于把open()打开的文件当作标准输入输出,printf()打印的内容都会打印到test.log文件内。首先我们屏蔽fflush()函数试一下

这个test.log文件内是空的,也就是说,如果不刷新缓冲区的话,无法正常打印内容,我们把刷新函数fflush()加上就可以看到,printf()函数打印内容直接打印到test.log文件内了,而不会打印在终端。

实际上,在Linux下启动一个进程,就会默认打开三个文件描述符:0标准输入、1标准输出、2标准错误。它们分别对应C语言中的stdin、stdout、stderr。当我们每次打开一个文件,就会分配给这个文件一个当前空闲的最小文件描述符,如果此时标准输入0、标准输出1、标准错误2空闲,那么也会把这个文件描述符分配给新打开的文件但是这三个文件描述符0、1、2与stdin、stdout、stderr的对象关系不会变,并且在后续的操作中会把0、1、2指向的新文件当作标准输入输出和标准错误去处理,并将输入输出或错误信息打印到这个文件。

目录
打赏
0
0
0
0
13
分享
相关文章
【Linux】进程IO|系统调用|open|write|文件描述符fd|封装|理解一切皆文件
本文详细介绍了Linux中的进程IO与系统调用,包括 `open`、`write`、`read`和 `close`函数及其用法,解释了文件描述符(fd)的概念,并深入探讨了Linux中的“一切皆文件”思想。这种设计极大地简化了系统编程,使得处理不同类型的IO设备变得更加一致和简单。通过本文的学习,您应该能够更好地理解和应用Linux中的进程IO操作,提高系统编程的效率和能力。
61 34
|
8天前
|
linux中的目录操作函数
本文详细介绍了Linux系统编程中常用的目录操作函数,包括创建目录、删除目录、读取目录内容、遍历目录树以及获取和修改目录属性。这些函数是进行文件系统操作的基础,通过示例代码展示了其具体用法。希望本文能帮助您更好地理解和应用这些目录操作函数,提高系统编程的效率和能力。
55 26
|
2月前
|
【Linux】System V信号量详解以及semget()、semctl()和semop()函数讲解
System V信号量的概念及其在Linux中的使用,包括 `semget()`、`semctl()`和 `semop()`函数的具体使用方法。通过实际代码示例,演示了如何创建、初始化和使用信号量进行进程间同步。掌握这些知识,可以有效解决多进程编程中的同步问题,提高程序的可靠性和稳定性。
101 19
linux m、mm、mmm函数和make的区别
通过理解和合理使用这些命令,可以更高效地进行项目构建和管理,特别是在复杂的 Android 开发环境中。
83 18
嵌入式Linux系统编程 — 5.3 times、clock函数获取进程时间
在嵌入式Linux系统编程中,`times`和 `clock`函数是获取进程时间的两个重要工具。`times`函数提供了更详细的进程和子进程时间信息,而 `clock`函数则提供了更简单的处理器时间获取方法。根据具体需求选择合适的函数,可以更有效地进行性能分析和资源管理。通过本文的介绍,希望能帮助您更好地理解和使用这两个函数,提高嵌入式系统编程的效率和效果。
123 13
深入探索Linux操作系统的心脏:内核与系统调用####
本文旨在揭开Linux操作系统中最为核心的部分——内核与系统调用的神秘面纱,通过生动形象的语言和比喻,让读者仿佛踏上了一段奇妙的旅程,从宏观到微观,逐步深入了解这两个关键组件如何协同工作,支撑起整个操作系统的运行。不同于传统的技术解析,本文将以故事化的方式,带领读者领略Linux内核的精妙设计与系统调用的魅力所在,即便是对技术细节不甚了解的读者也能轻松享受这次知识之旅。 ####
深入理解Linux操作系统的心脏:内核与系统调用####
【10月更文挑战第20天】 本文将带你探索Linux操作系统的核心——其强大的内核和高效的系统调用机制。通过深入浅出的解释,我们将揭示这些技术是如何协同工作以支撑起整个系统的运行,同时也会触及一些常见的误解和背后的哲学思想。无论你是开发者、系统管理员还是普通用户,了解这些基础知识都将有助于你更好地利用Linux的强大功能。 ####
66 1
|
5月前
|
Linux系统编程:掌握popen函数的使用
记得在使用完 `popen`打开的流后,总是使用 `pclose`来正确关闭它,并回收资源。这种做法符合良好的编程习惯,有助于保持程序的健壮性和稳定性。
241 6
|
12天前
|
Linux系统之whereis命令的基本使用
Linux系统之whereis命令的基本使用
51 23
Linux系统之whereis命令的基本使用