翻译《系统调用和库函数的区别》

今天无意查资料的时候，看到一篇文章What is Linux System Calls and Library Functions?，在将系统调用和库函数的区别，虽然这个问题是耳熟能详的面试题，但是其实大部分人还是不能很好的区分，所以就花点时间翻译一下，方便大家学习。

1.库函数 VS 系统调用

标准C库的函数称为库函数，比如一些字符串处理函数（strcmp，strlen）。

系统调用会让程序的运行模式从用户态切换到内核态。在某些情况下，程序需要一些只能靠内核提供的功能就需要调用，比如，我们需要修改系统时间或者创建socket。

2.为什么需要系统调用？

系统调用就像是一个系统内核的入口。有一些任务需要进程跑在内核态才能执行，比如和硬件打交道。所以进程调用系统调用就能让自己运行在内核态从而执行这些类似的任务。

3.库函数类型

可分为两类：没有调用系统调用，以及调用了系统调用。

有一些库函数没有调用系统调用，比如strlen。有一些则会调用，比如库函数fopen内部调用了open系统调用。

4.各组件的交互

上图显示了程序可以同时和库函数或者系统调用交互。同样的，一个库函数内部也可以再调用系统调用。但是，只有系统调用有权限访问硬件。

5.fopen VS open

有些人疑惑为什么同个操作有两个函数，比如打开文件？

因为fopen提供了I/O缓存功能而open只是一个没有缓存功能的系统调用。程序应该避免直接使用open，虽然也能打开文件。

一般而言，如果有个库函数对应一个系统调用，我们需要优先使用库函数，因为：

a.库函数具备可移植性，可以运行在大多数不同系统。但是系统调用只是针对某个系统上的。

b.有时对应的库函数会减少系统调用的负载。比如有个程序需要频繁读取文件，这时使用fopen就能避免每次调用都会

执行系统调用，因为fopen提供了缓存功能。fopen可能一次性读了比用户需要的更多的数据，因此接下来就可以不用再调用系统调用了。

6.malloc是系统调用吗？

有个普遍的误解认为malloc是系统系统，这是错的。因为malloc只是个库函数，内部是使用brk或者sbrk系统调用来实现内部分配。

7.系统调用：切换运行态

传统的方式是引发“int $0x8o”中断。内核捕获中断后，会把运行态从用户态切换到内核态。

8.一些其他的不同

a.一个库函数链接到用户程序，执行在用户态；而系统调用没有链接到用户程序，运行在内核态；

b.一个库函数执行时间是计算用户层次时间（user level time）；但是系统调用的运行时间是作为系统时间来计算的；

c.库函数可以很方便的调试；而系统调用很麻烦因为运行在内核