Linux系统调用

什么是系统调用？

Linux内核内置了一组用于实现各种系统功能的函数，称为系统调用。用户可以在应用程序中调用系统调用来实现某种系统功能。从某种角度来看，系统调用和普通的函数调用非常相似。区别仅仅在于，系统调用由操作系统核心提供，运行于核心态；而普通的函数调用由函数库或用户自己提供，运行于用户态。

系统调用把应用程序的请求传给内核，调用相应的的内核函数完成所需的处理，将处理结果返回给应用程序。系统调用是用户程序和内核交互的接口。通过系统调用可以很方便快捷的实现一些系统功能。

个人理解，如果把内核比作一个类，那么系统调用就是公有接口，供外部应用程序调用。

Linux常见系统调用

进程管理相关

文件读写操作

fork

其他一些库函数，如system()，看起来似乎它们也能创建新的进程，如果能看一下它们的源码就会明白，它们实际上也在内部调用了fork。包括我们在命令行下运行应用程序，新的进程也是由shell调用fork制造出来的。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：

_exit与exit

从图中可以看出，_exit()函数的作用最为简单：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并销毁其在内核中的各种数据结构；exit()函数则在这些基础上作了一些包装，在执行退出之前加了若干道工序。

实例比较

exit.c

#include<stdlib.h>
main()
{
	printf("output begin\n");
	printf("content in buffer");
	exit(0);
}

gcc exit.c -o exit
./exit

_exit.c

#include<unistd.h>
main()
{
	printf("output begin\n");
	printf("content in buffer");
	_exit(0);
}

gcc _exit.c -o _exit1
./_exit

getpid

获取当前进程ID。进程ID，唯一标识一个进程

waitpid和wait

在说明这两个系统调用前，先了解进程相关知识

我们已经学习了系统调用exit，它的作用是使进程退出，但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程，并不能将其完全销毁。

waitpid调用和wait调用的作用都是收集僵尸进程留下的信息，同时使这个进程彻底消失

exec

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

exec的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。

与一般情况不同，exec函数族的函数执行成功后不会返回，因为调用进程的实体，包括代码段，数据段和堆栈等都已经被新的内容取代，只留下进程ID等一些表面上的信息仍保持原样，颇有些神似"三十六计"中的"金蝉脱壳"。看上去还是旧的躯壳，却已经注入了新的灵魂。

只有调用失败了，它们才会返回一个-1，从原程序的调用点接着往下执行。

现在我们应该明白了，Linux下是如何执行新程序的，每当有进程认为自己不能为系统和用户做出任何贡献了，他就可以发挥最后一点余热，调用任何一个exec，让自己以新的面貌重生；或者，更普遍的情况是，如果一个进程想执行另一个程序，它就可以fork出一个新进程，然后调用任何一个exec，这样看起来就好像通过执行应用程序而产生了一个新进程一样。