什么是系统调用？

所有的操作系统都提供多种服务的入口点，由此程序向内核请求服务。各种版本的 UNIX 实现都提供良好定义、数量有限、直接进入内核的入口点，这些入口点被称为系统调用(system call,见图1-1)

Research UNX 系统第7版提供了约50个系统调用

4.4BSD 提供了约110个系统调用

SVR4 则提供了约 120个系统调用

具体数字在不同操作系统版本中会不同，新近的大多数系统大大增加了支持的系统调用的个数。Linux 3.2.0提供了380个系统调用FreeBSD8.0提供的系统调用超过450个。

系统调用接口总是在《UNX 程序员手册》的第2部分中说明，是用C语言定义的，与具体系统如何调用一个系统调用的实现技术无关。这与很多早期的操作系统不同，那些系统按传统方式用机器的汇编语言定义内核入口点。UNIX 所使用的技术是为每个系统调用在标准 C 库中设置一个具有同样名字的函数。用户进程用标准 C 调用序列来调用这些函数，然后，函数又用系统所要求的技术调用相应的内核服务。例如，函数可将一个或多个 C 参数送入通用寄存器，然后执行某个产生软中断进入内核的机器指令。从应用角度考虑，可将系统调用视为 C 函数。

什么是库函数？

《UNIX 程序员手册》的第3 部分定义了程序员可以使用的通用库函数。虽然这些函数可能会调用一个或多个内核的系统调用，但是它们并不是内核的入口点。例如，printf 函数会调用write 系统调用以输出一个字符串，但函 strcpy(复制一个字符串)和 atoi(将ASCI转换为整数)并不使用任何内核的系统调用。

系统调用和库函数之间的区别？

从实现者的角度来看，系统调用和库函数之间有根本的区别，但从用户角度来看，其区别并不重要。

系统调用和库函数都以C函数的形式出现，两者都为应用程序提供服务。

但是，我们应当理解，如果希望的话，我们可以替换库函数，但是系统调用通常是不能被替换的。以存储空间分配函数 malloc为例。有多种方法可以进行存储空间分配及与其相关的无用空间回收操作(最佳适应、首次适应等)，并不存在对所有程序都最优的一种技术。UNIX 系统调用中处理存储空间分配的是 sbrk(2)，它不是一个通用的存储器管理器。它按指定字节数增加或减少进程地址空间。如何管理该地址空间却取决于进程。存储空间分配函数 malloc(3)实现一种特定类型的分配。如果我们不喜欢其操作方式，则可以定义自己的 malloc函数，它很可能将使用sbrk 系统调用。

事实上，有很多软件包，它们使用 brk 系统调用实现自己的存储空间分配算法。

图 1-11 显示了应用程序、malloc 函数以及 sbrk 系统调用之间的关系。

从中可见，两者职责不同，内核中的系统调用分配一块空间给进程，而库函数 malloc 则在用户层次管理这一空间。

另一个可说明系统调用和库函数之间差别的例子是，UNIX 系统提供的判断当前时间和日期的接口。一些操作系统分别提供了一个返回时间的系统调用和另一个返回日期的系统调用。

任何特殊的处理，例如正常时制和夏令时之间的转换，由内核处理或要求人为干预。

UNIX 系统则不同，它只提供一个系统调用，该系统调用返回自协调世界时 1970年1月1日零时这个特定时间以来所经过的秒数。

对该值的任何解释，例如将其变换成人们可读的、适用于本地时区的时间和日期，都留给用户进程进行处理。在标准 C库中，提供了干例程以处理大多数情况。这些库函数处理各种细节，如各种夏令时算法等应用程序既可以调用系统调用也可以调用库函数。很多库函数则会调用系统调用。图 1-12 显示了这种差别。