【Linux】——库函数&&系统调用的区别
1、系统调用和库函数
1、系统调用简答原理
简单来理解一下，就是操作系统提供给我们的接口，让我们可以与硬件设备（如磁盘、打印机和CPU）进行交互。
具体的，当发生系统调用的时候，内核将调用内核相关函数（如sys_read()等）来实现，这时CPU产生中断，陷入内核，用户态转成内核态执行内核系统调用函数。
带有缓冲区的系统调用
系统调用不断地在用户态和内核态转换，这影响了系统性能，产生系统开销。为了减少开销，我们减少系统调用地次数，并且尽量在内核态地一次转换中完成更多地任务。
2、库函数
Linux提供了一系列的标准库函数，一般放在.lib文件下，它是把函数放到库中，方便程序员使用，和语言有关，操作系统无关。可以理解为是对系统调用的封装。【注意！！】
库函数并不是一定使用了系统调用，库函数有可能包含一个系统调用，也有可能几个，也有可能没有，因为有的操作不涉及到内核。
【举个栗子】printf是系统调用write的封装，但strlen就没有用到系统调用。
2、二者的联系
通过系统调用和库函数的概念我们就可以知道库函数和系统调用存在联系，它可以调用系统调用函数，操作系统不同时，系统调用会不同，但库函数不变，它会调用当前系统的系统调用。我们用一张图看一下它们的关系：
可以看到库函数会调用系统调用，系统调用和内核交互，调动硬件，将数据一次读/写满缓冲区。这样减少了系统调用的用户态和内核态的转换，在内核态尽可能多的处理数据。
3、两者的区别
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本质方面：系统调用是内核提供给应用程序的一部分，库函数是为了方便人们而编程设计的。 -
空间方面:系统调用在内核地址空间执行，属于系统空间，开销大。库函数在用户空间执行，开销小。 -
缓冲方面：系统调用没有缓冲区，库函数有缓冲区。 -
系统相关方面：系统调用由操作系统决定，操作系统不同那么底层函数不同；库函数和系统无关，始终在C库中存放，代码不会变，根据系统不同会调用不同的底层函数，但接口不变，因此可移植性好。
总结：库函数是语言或应用程序的一部分，系统调用是操作系统的一部分
| 函数库 | 系统调用 |
|---|---|
| 所有C函数库是相同的 | 各个操作系统的系统调用是不同的 |
| 函数库调用时调用函数库中的一个程序 | 系统调用是调用系统内核的服务 |
| 函数库调用和用户程序相联系 | 系统调用是内核地址空间执行 |
| 函数库调用的运行时间属于用户时间 | 系统调用是在内核地址空间执行 |
| 函数库调用属于过程调用，开销小 | 系统调用需要切换到内核上下环境然后来回切换，开销较大 |
| C函数可lib大约300个程序 | UNIX中大约由90个系统调用 |
| 典型C函数：system,fprintf,malloc | 典型系统调用：fork,write,chdir(改变当前工作目录）brk(改变程序断点)） |
库函数调用大概花费时间为半微秒，系统调用时间是库函数的70倍（35微秒），因为系统调用会有内核上下文切换的开销，所以应该尽可能减少系统调用的数量。
但是许多C函数库的函数是通过系统调用来实现功能的，
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当库函数没有使用系统调用时，效率是绝对高于系统调用的； -
当库函数使用了系统调用时，应该根据缓冲区大小和读取方式来决定谁的效率高。
缓冲区大可以减少系统调用次数，顺序读取有利于库函数一次性读取，故库函数性能就变高了；
缓冲区过于小，那么库函数和系统调用速度差减少，随机读取不利于库函数一次性读取，所以应该根据情景选择合适的。