用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用

姓名：王晨光

学号：20133232

王晨光 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

本周的实验相比较前面3次实验较为容易理解，这次实验的浅析了系统调用的工作过程，通过用库函数API和C代码嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用。

我这次实验选择了20号系统调用getpid来获取进程ID。首先我先在网上查阅了getpid函数是用来获取目前进程的ID，许多程序利用取到的此值来建立临时文件。

方法一：使用库函数API在屏幕上显示进程的ID

先在实验楼中打开XFCE，在cd Code目录下输入指令： vi getpid.c;新建并打开getpid.c文件。随后再在VI中输入在网上查阅的实现getpid的函数代码后，保存并退出。随后再同gcc将该函数代码进行编译。再通过输入指令./getpid即可得出目前进程的ID为：22056.





这种方式是用C语言使用库函数API进行系统调用。

方法二：使用C语言内嵌汇编代码在屏幕上显示进程ID

Linux中内嵌汇编代码的语法，视频中有详细介绍，这里略去。下面列出使用的代码：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main() {
pid_t tt;
asm volatile (
"movl $0x20, %%eax\n\t"
"int $0x80\n\t"
"movl %%eax, %0\n\t"
:"=m"(tt)
);
printf("%u\n", tt);
return 0;
}

使用vi getpid_asm.c新建文件，并输入以上的代码，使用下面的命令进行编译

gcc -o getpid_asm getpid_asm.c -m32

使用下面的命令运行

./getpid_asm

运行效果如下：





对于内嵌汇编调用system_call():

1、系统调用号放入eax中。

2、系统调用的参数，按照顺序存入相应寄存器中。

3、返回值使用eax传递值。

因为中断（包括异常）是从用户态进入内核态的唯一方式，所以在上述代码中使用了中断（“int $s0x80\n\t”这句），然后中断处理程序SAVE_ALL保存现场，随后就进入了内核态进行下一步的操作。

实验总结：

即便是最简单的程序，也难免要用到诸如输入、输出以及推出等操作，而要进行这些操作则需要调用操作系统所提供的服务，也就是系统调用。除非程序中只完成加减乘除等数学运算，否则将很难避免使用系统调用。在Linux平台下有两种方式来采用系统调用：利用封装后的C库或者通过汇编直接调用。这次实验，我知道了如何进行系统调用，但是对于代码，我只能选择借鉴，汇编的知识也不太熟练，不过这次实验让我更加熟悉了系统调用的本质和系统调用与中断的关联。中断处理是从用户态进入内核态的主要方式，系统调用是一种特殊的中断。

系统调用的工作机制：

1、用户态中的xyz（）函数就是系统调用所对应的系统API；

2、在这个API中将系统调用封装好，并在执行时触发int 0x80这个中断。对应内核态的system_call();

3、system_call()中可能会执行中断服务程序sys_xyz()