系统调用方式文件编程要点
掌握Linux系统编程:学习如何使用系统调用与库函数

掌握Linux系统编程:学习如何使用系统调用与库函数Linux系统编程是指在Linux操作系统上进行编程的一种技能,它包括了使用系统调用和库函数来实现各种功能。
掌握Linux系统编程对于开发高性能、高可靠性的应用程序至关重要,本文将介绍如何使用系统调用和库函数进行Linux系统编程。
1.系统调用系统调用是用户空间程序与内核之间进行交互的接口,通过系统调用可以请求操作系统内核执行特定的操作。
在Linux系统中,系统调用是通过软中断来实现的。
常见的系统调用包括文件操作(如open、read、write、close)、进程管理(如fork、exec、exit)等。
在Linux系统编程中,我们可以使用C语言中的syscall函数来调用系统调用。
例如,使用syscall(SYS_open, filename, flags, mode)来打开一个文件。
另外,Linux系统还提供了一些封装了系统调用的函数库,如unistd.h、sys/types.h等。
2.库函数除了直接调用系统调用外,Linux系统编程还可以使用库函数来简化开发过程。
库函数是由C语言编写的函数库,包含了很多常用的功能,如字符串处理、内存分配、数学计算等。
在Linux系统中,常用的库函数包括stdio.h、stdlib.h、string.h等。
使用库函数可以提高代码的可读性和可维护性,同时也可以减少代码量。
例如,使用printf函数可以方便地输出文本到标准输出,而无需手动调用write系统调用。
3.示例代码下面是一个简单的示例,演示了如何使用系统调用和库函数进行文件操作:```c#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>int main() {char buf[4096];int fd = open("test.txt", O_RDWR|O_CREAT, 0644); if(fd < 0) {perror("open");exit(1);}write(fd, "Hello, Linux!", 13);lseek(fd, 0, SEEK_SET);read(fd, buf, 13);printf("Read from file: %s\n", buf);close(fd);return 0;}```在上面的示例中,我们首先打开一个名为test.txt的文件,然后向文件写入文本“Hello, Linux!”,再将文件指针移动到文件开头,最后读取文件的内容并输出到标准输出。
计算机操作系统实验指导计算机系统调用

使用内核编译法添加系统调用
为了验证系统调用是否成功,编写验证代码如下。 #include <stdio.h> #include <linux/kernel.h> #include <sys/syscall.h> #include <unistd.h> int main() { long int a = syscall(三三三); printf("System call sys_helloworld reutrn %ld\n", a); return 0; }
如图地执行结果,我们得到sys_call_table地址:ffffffffabe00一a0 三. 编写Makefile文件,可参考实验指导书地内容。 四. 编译并装入模块 # sudo make //编译 # sudo insmod hello.ko //装入模块 # lsmod //该命令查看所有模块,用以检查hello是否被装入系统 # sudo rmmod hello.ko //卸载模块
三三三 六四 helloworld
sys_helloworld
使用内核编译法添加系统调用
六. 配置内核 # cd /usr/src/linux-四.一六.一0 # sudo make mrproper # sudo make clean # sudo make menuconfig 七. 编译与安装内核(与第七章类似) # sudo make -j八 # sudo make modules -j八 # sudo make modules_install # sudo make install 八. 重启系统 # uname -r 查看此时地内核版本
编译验证代码: # gcc hello.c
系统调用知识点总结

系统调用知识点总结一、系统调用的概念系统调用是操作系统内核提供给用户程序的接口,用于访问操作系统内核提供的服务和资源。
操作系统提供了各种系统调用,包括文件操作、进程管理、网络通信、内存管理、设备管理等。
用户程序通过系统调用可以向操作系统请求服务,比如打开文件、创建进程、发送网络数据等。
系统调用是用户程序和操作系统内核之间的桥梁,它为用户程序提供了访问操作系统内核功能的途径。
二、系统调用的实现原理系统调用的实现原理涉及到用户态和内核态的切换。
当用户程序执行系统调用时,会触发处理器从用户态切换到内核态,然后执行相应的内核代码。
在Linux系统中,系统调用的实现原理一般包括以下几个步骤:1. 用户程序通过系统调用指令(比如int 0x80或syscall指令)发起系统调用请求。
2. 处理器从用户态切换到内核态,执行相应的内核代码。
3. 内核根据系统调用号(syscall number)找到相应的系统调用处理函数。
4. 内核执行系统调用处理函数,完成相应的操作。
5. 内核将处理结果返回给用户程序,然后从内核态切换回用户态。
三、系统调用的调用方式系统调用的调用方式包括直接调用、库函数封装和系统命令等。
用户程序可以通过直接调用系统调用指令来执行系统调用,也可以通过库函数封装的方式来调用系统调用,比如C 标准库中的文件操作函数(如open、read、write等)就是封装了系统调用的库函数,用户程序可以直接调用这些库函数来进行文件操作。
此外,用户程序还可以通过系统命令来触发系统调用,比如在命令行中使用cat命令来读取文件就是通过系统命令来触发系统调用。
四、常用系统调用常用系统调用包括文件操作、进程管理、网络通信、内存管理、设备管理等。
在Linux系统中,常见的系统调用包括:1. 文件操作系统调用:open、read、write、close、lseek等。
2. 进程管理系统调用:fork、exec、wait、exit等。
操作系统实验-系统调用基础

实验一、系统调用基础一、实验题目在第2.3节中,我们描述了一个复制一个文件内容的程序到目标文件。
这个程序的工作原理是首先提示用户输入源文件和目标文件的名称。
使用以下命令编写这个程序Windows或POSIX API。
确保包含所有必要的错误检查,包括确保源文件存在。
一旦你正确地设计和测试了程序,如果你使用支持它的系统,使用跟踪的实用程序运行程序系统调用。
Linux系统提供strace实用程序,Solaris和Mac OS X系统使用dtrace命令。
和Windows系统一样如果不提供这些功能,您将不得不通过Windows进行跟踪版本本程序使用调试器。
二、相关原理与知识(完成实验所用到的相关原理与知识)Linux 系统调用相关基础知识Linux C 文件读写相关基础知识strace的使用三、实验过程(清晰展示实际操作过程,相关截图及解释)为了模拟cp命令,我们主要通过命令行来传递参数,对于参数数量不符合的输入则直接终止程序。
if (argc != 3){puts("Usage: ./mycp source_file_path destination_file_path");exit(0);}对于要被拷贝的源文件,比较常规的思路是逐字节读入,若是读到EOF 则说明读取到了文件末尾;但是在Linux 下我们可以直接使用fstat() 函数将一个文件的所有相关信息记录到一个stat结构体中,通过其st_size成员直接获取其长度,之后就可以直接通过read(fd, buf, st.st_size) 读入文件内容。
src_fd = open(argv[1], O_RDONLY);if (src_fd == -1){puts("Failed to open the source file!");exit(-1);}printf("fd of src: %d\n", src_fd);fstat(src_fd, &src_st); // get source file lengthbuf = (char*) malloc(sizeof(char) * src_st.st_size);if (buf == NULL){puts("Malloc error!");exit(-1);}read(src_fd, buf, src_st.st_size);写入文件则可以通过fwrite 完成,相比起我们手动通过文件描述符对文件进行操作而言,由glibc封装的相关文件操作更为方便,这里便不再赘叙。
linux0.11系统调用原理及实验总结

linux0.11系统调用原理及实验总结第一篇:linux0.11系统调用原理及实验总结Linux0.11系统调用原理及实验总结系统调用的原理1.1 概述系统调用是一个软中断,中断号是0x80,它是上层应用程序与Linux系统内核进行交互通信的唯一接口。
通过int 0x80,就可使用内核资源。
不过,通常应用程序都是使用具有标准接口定义的C函数库间接的使用内核的系统调用,即应用程序调用C函数库中的函数,C函数库中再通过int 0x80进行系统调用。
所以,系统调用过程是这样的:应用程序调用libc中的函数->libc中的函数引用系统调用宏->系统调用宏中使用int 0x80完成系统调用并返回。
另外一种访问内核的方式是直接添加一个系统调用,供自己的应用程序使用,这样就不再使用库函数了,变得更为直接,效率也会更高。
1.2 相关的数据结构在说具体的调用过程之前,这里先要说几个数据结构。
1.2.1 系统调用函数表系统调用函数表sys_call_table是在sys.h中定义的,它是一个函数指针数组,每个元素是一个函数指针,它的值是各个系统提供的供上层调用的系统函数的入口地址。
也就是说通过查询这个表就可以调用软中断0x80所有的系统函数处理函数。
1.2.2 函数指针偏移宏这是一系列宏,它们的定义在unistd.h中,基本形式为#define _NR_name value,name为系统函数名字,value是一个整数值,是name所对应的系统函数指针在sys_call_table中的偏移量。
1.2.3 系统调用宏系统调用宏_syscalln(type,name)在内核的unistd.h文件中定义的,对它展开就是: type name(参数列表){ 调用过程; };其中,n为参数个数,type为函数返回值类型,name为所要调用的系统函数的名字。
在unistd.h中共定义了4个这样的宏(n从0到3),也就是说,0.11核中系统调用最多可带3个参数。
C语言操作系统系统调用和进程管理

C语言操作系统系统调用和进程管理在计算机编程中,C语言是一种广泛使用的高级编程语言,其功能强大且灵活,可以用于开发各种类型的应用程序。
在C语言中,操作系统系统调用和进程管理是两个重要的主题。
本文将深入探讨C语言中操作系统系统调用和进程管理的相关概念和技术。
一、操作系统系统调用操作系统系统调用是操作系统提供给应用程序的接口,应用程序可以通过调用系统调用来获得操作系统所提供的各种服务和功能。
C语言提供了一系列的库函数来直接调用操作系统的系统调用。
下面是一些常见的操作系统系统调用:1. 文件系统操作:C语言中的文件操作函数(如fopen、fread、fwrite、fclose等)就是通过操作系统的系统调用来实现的。
这些函数使得应用程序可以对文件进行读写、创建和删除等操作。
2. 进程创建和管理:操作系统提供了一些系统调用来创建和管理进程。
例如,fork系统调用可以创建一个新进程,exec系统调用可以在当前进程中执行一个新程序。
3. 进程间通信:操作系统提供了多种进程间通信的机制,例如管道、消息队列、共享内存等。
应用程序可以通过操作系统的系统调用来使用这些机制进行进程间的数据交换和通信。
4. 网络通信:操作系统提供了一系列网络相关的系统调用,例如socket、bind、listen等。
这些系统调用使得应用程序可以通过网络进行数据传输和通信。
二、进程管理进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
操作系统负责管理和调度进程,以确保它们能够按照既定的规则和优先级进行执行。
C语言提供了一些函数和技术来实现对进程的管理。
1. 进程创建:使用fork系统调用可以在当前进程的基础上创建一个新的子进程。
子进程将会继承父进程的地址空间和资源,但是它有自己的独立执行流。
2. 进程执行:使用exec系列系统调用可以在当前进程中执行一个新的程序。
通过指定可执行文件的路径和参数,操作系统将会加载并执行该程序。
3. 进程间通信:进程间通信是多个进程之间进行数据交换和通信的一种机制。
C语言系统调用总览

C语言系统调用总览C语言是一种广泛应用于系统级编程和软件开发的编程语言。
在C 语言中,系统调用是与操作系统交互的关键。
本文将为您提供一个关于C语言系统调用的全面总览,介绍各种常用的系统调用及其功能。
一、概述系统调用是操作系统提供给应用程序的接口,通过系统调用,应用程序可以获取操作系统的功能和资源。
C语言通过调用库函数来间接地访问操作系统提供的系统调用。
在C语言中,我们可以使用系统调用来执行诸如文件操作、进程管理、网络通信等各种任务。
二、文件操作系统调用文件操作是C语言中常见的任务之一。
以下是几个常用的文件操作系统调用:1. open()open()函数用于打开文件,并返回一个文件描述符,该文件描述符可以用于后续的文件操作。
该函数接受文件名和打开模式作为参数,并返回文件描述符。
2. read()read()函数用于从已打开的文件中读取数据。
它接受文件描述符、缓冲区地址和读取的字节数作为参数,并返回实际读取的字节数。
3. write()write()函数用于向已打开的文件中写入数据。
它接受文件描述符、缓冲区地址和写入的字节数作为参数,并返回实际写入的字节数。
4. close()close()函数用于关闭已打开的文件。
它接受文件描述符作为参数,并返回关闭操作的状态。
三、进程管理系统调用进程管理是操作系统中一个重要的功能,下面是几个常用的进程管理系统调用:1. fork()fork()函数用于创建一个新的进程,新进程是原有进程的副本。
它返回0给新的子进程,返回子进程的进程ID给原进程。
2. exec()exec()函数用于在当前进程中执行一个新的程序。
它接受可执行文件的路径和参数列表作为参数,并将当前进程替换为新的程序。
3. wait()wait()函数用于使一个进程等待其子进程的结束。
它返回已终止子进程的进程ID,并提供有关子进程终止状态的信息。
四、网络通信系统调用网络通信在现代应用程序中起着至关重要的作用。
Linux系统调用详细全过程

6
系统命令、内核函数
系统调用与系统命令
系统命令相对API来说,更高一层。每个系统命令
都是一个执行程序,如ls命令等。这些命令的实现
调用了系统调用。
系统调用与内核函数
系统调用是用户进入内核的接口层,它本身并非内
核函数,但是它由内核函数实现。
进入内核后,不同的系统调用会找到各自对应的内
常,CPU便被切换到内核态执行内核函
数,转到了系统调用处理程序的入口:
system_call()。
int $0x80指令将用户态的执行模式转变为内
核态,并将控制权交给系统调用过程的起点
system_call()处理函数。
4
system_call()函数
system_cal()检查系统调用号,该号码告诉内核
SYMBOL_NAME(sys_exit)
.long
.longSYMBOL_NAME(sys_read)
SYMBOL_NAME(sys_fork)
.long
.longSYMBOL_NAME(sys_write)
SYMBOL_NAME(sys_read)
.long
.longSYMBOL_NAME(sys_open)
SYMBOL_NAME(sys_write)
.long
.long
…… SYMBOL_NAME(sys_open)
……
……
……
.long
SYMBOL_NAME(sys_getuid)
.long SYMBOL_NAME(sys_getuid)
* 4
+
21
系统调用的返回
当服务例程结束时,system_call( ) 从eax
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Linux文件编程函数一简述几个基本知识——1 Linux应用程序编程所用到的函数,主要有两种方式提供:系统调用方式函数库方式2 如何学习这些函数?三步学习法:第一步:借助工具书,查找函数名;《Unix环境高级编程》第二步:在Linux系统中,利用man命令查看函数信息,并填写函数学习手册。
第三步:实践,编写代码。
3 VI概念——文件描述符性质:一个数字特别含义:其功能类似于身份证号码,通过身份证号码,可以将对应的公民;在Linux系统中,每一个打开的文件,都对应一个数字,通过这个唯一的数字,可以找到这个打开的文件,并对其进行操作,比如读、写等。
二首先学习系统调用方式提供的函数——4 学习以下7个函数——打开文件创建文件关闭文件读文件写文件文件定位复制文件描述符5 打开文件——open范例1:打开已经存的文件 open.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;/*文件描述符*/fd = open("/home/test.c",O_RDWR);if(fd<0)printf("Open file fali!\n");elseprintf("Open file sucessfully!\n");}范例2:利用open函数创建新文件 open_creat.c #include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;/*文件描述符*/fd = open("/home/test1.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("Open file fali!\n");elseprintf("Open file sucessfully!\n");}6 创建文件——creat在《》一书中,找到函数名利用man creat查找函数的帮助文件编写程序代码——#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = creat("/home/test2.c",0621);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");}7 在《》一书中,找到函数名man close 查找函数原型编写程序代码close.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = open("/home/test2.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");int ret;ret = close(fd);if(ret == 0)printf("File has been closed!\n");elseprintf("Fail to close!\n");}8 首先查找一下读文件的函数read()man所查询的是一个手册,首先从章节一里面找关键字,如果没有找到,再到后续章节中找。
man 2 readman 章节一命令章节二系统调用章节三库函数范例:#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = open("/home/test1.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");char buf[10];/*定义一个数组,有10个空间;用来存放读取出的数据*/ssize_t count;count = read(fd,buf,5);/*将读取出的字符存放到buf 指向的空间里面。
*/if(count==-1)printf("Read fail!");elseprintf("Read %d Bytes.\n",count);buf[5]='\0'; /*这样,读取后的内容无乱码字符出现。
*/printf("buf is %s.\n",buf); /*打印字符串*/int ret;ret = close(fd);if(ret == 0)printf("File has been closed!\n");elseprintf("Fail to close!\n");}9 写文件找到写文件对应的函数write()man 2 writewrite.c#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = open("/home/test2.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");char *buf = "987654321";ssize_t count;count = write(fd,buf,7);if(count==-1)printf("Write fail!");elseprintf("Write %d Bytes.\n",count);printf("The original buf is %s.\n",buf);int ret;ret = close(fd);if(ret == 0)printf("File has been closed!\n");elseprintf("Fail to close!\n");}10 定位文件lseek()在此之前,先实验一下,能否在文件写入之后,直接读取刚才写入的内容?实验验证,没有读到数据。
这就是我们要给大家介绍的文件读写指针。
当打开文件时,指针位于文件头部,然而,当对文件进行读或者写操作后,文件指针将发生变化。
介绍,如何设置指针的位置。
范例:#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = open("/home/test2.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");char *buf = "987654321";ssize_t count;count = write(fd,buf,7);if(count==-1)printf("Write fail!");elseprintf("Write %d Bytes.\n",count);printf("The original buf is %s.\n",buf);off_t ref;ref = lseek(fd,0,SEEK_SET);if(ref==-1)printf("Fail to shift.\n");elseprintf("The distance to file_head is %d Bytes.\n",ref);char buf_r[10];/*定义一个数组,有10个空间;用来存放读取出的数据*/ssize_t count_r;count_r = read(fd,buf_r,5);/*将读取出的字符存放到buf指向的空间里面。
*/if(count_r==-1)printf("Read fail!");elseprintf("Read %d Bytes.\n",count_r);buf_r[5]='\0'; /*这样,读取后的内容无乱码出现。
*/printf("buf_r is %s.\n",buf_r); /*打印读出的字符串*/int ret;ret = close(fd);if(ret == 0)printf("File has been closed!\n");elseprintf("Fail to close!\n");}11 复制文件描述符 dup()可以利用新复制的文件描述符fd_new来操作oldfd所指定的文件。
就好比一个人有两个身份证号码。
/*利用dup()函数复制后的文件描述符不同于原来的,但共同指向同一个文件*/范例:dup.c#include <stdio.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h>void main(){int fd;fd = open("/home/test2.c",O_RDWR | O_CREAT,0755);if(fd<0)printf("create file fail!\n");elseprintf("Create file successfully!\n");char *buf = "987654321";ssize_t count;count = write(fd,buf,7);if(count==-1)printf("Write fail!");elseprintf("Write %d Bytes.\n",count);printf("The original buf is %s.\n",buf);off_t ref;ref = lseek(fd,0,SEEK_SET);if(ref==-1)printf("Fail to shift.\n");elseprintf("The distance to file_head is %d Bytes.\n",ref);int newfd;newfd = dup(fd);if(newfd==-1)printf("Fail to copy the old fd.\n");elseprintf("The new fd is %d.\n",newfd);char buf_r[10];/*定义一个数组,有10个空间;用来存放读取出的数据*/ssize_t count_r;count_r = read(newfd,buf_r,5);/*将读取出的字符存放到buf指向的空间里面。