В чем разница между вызовом функции и системным вызовом в Linux

1️⃣ Как кратко ответить

Вызов функции — это обращение к коду, который выполняется в пространстве пользователя и управляется самим приложением. Системный вызов — это интерфейс для взаимодействия с ядром операционной системы, который позволяет приложению выполнять операции, требующие привилегий ядра, такие как доступ к файловой системе или управление процессами.

2️⃣ Подробное объяснение темы

В Linux, как и в других операционных системах, программы могут выполнять различные операции, которые можно разделить на две основные категории: операции, выполняемые в пространстве пользователя, и операции, требующие взаимодействия с ядром операционной системы. Понимание разницы между вызовом функции и системным вызовом важно для эффективного управления ресурсами и безопасностью.

Вызов функции

Вызов функции — это обращение к определенному блоку кода, который выполняется в пространстве пользователя. Это означает, что выполнение функции происходит в контексте приложения, и оно не требует взаимодействия с ядром операционной системы. Примером может служить вызов функции для выполнения математических операций или обработки данных в памяти.

#include <stdio.h>
​
// Функция, которая принимает два числа и возвращает их сумму
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}
​
int main() {
    int result = add(5, 3); // Вызов функции add
    printf("Result: %d\n", result); // Вывод результата
    return 0;
}

• int add(int a, int b): Определение функции, которая принимает два целых числа и возвращает их сумму.
• int result = add(5, 3);: Вызов функции add с аргументами 5 и 3. Результат сохраняется в переменной result.
• printf("Result: %d\n", result);: Вывод результата на экран.

Системный вызов

Системный вызов — это механизм, который позволяет программе взаимодействовать с ядром операционной системы. Это необходимо для выполнения операций, которые требуют привилегий ядра, таких как управление процессами, работа с файловой системой, сетевое взаимодействие и управление устройствами. Системные вызовы обеспечивают безопасный и контролируемый доступ к ресурсам системы.

Примером системного вызова является open, который используется для открытия файла.

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
​
int main() {
    int fd = open("example.txt", O_RDONLY); // Системный вызов open для открытия файла
    if (fd == -1) {
        perror("Error opening file"); // Обработка ошибки, если файл не удалось открыть
        return 1;
    }
    // Закрытие файла после использования
    close(fd);
    return 0;
}

• int fd = open("example.txt", O_RDONLY);: Системный вызов open для открытия файла example.txt в режиме только для чтения. Возвращает файловый дескриптор или -1 в случае ошибки.
• if (fd == -1): Проверка на ошибку открытия файла.
• perror("Error opening file");: Вывод сообщения об ошибке, если файл не удалось открыть.
• close(fd);: Системный вызов close для закрытия файла.

Зачем это нужно

Разделение на вызовы функций и системные вызовы позволяет операционной системе эффективно управлять ресурсами и обеспечивать безопасность. Вызовы функций выполняются быстро и без накладных расходов на переключение контекста, в то время как системные вызовы обеспечивают безопасный доступ к критически важным ресурсам системы. Это разделение также позволяет разработчикам писать более безопасные и эффективные приложения, минимизируя количество системных вызовов и, следовательно, накладные расходы на взаимодействие с ядром.