系統(tǒng)調(diào)用和高級(jí)編程語(yǔ)言的移植性

操作系統(tǒng)的硬件控制功能，通常是通過(guò)一些小的函數(shù)集合體的形式來(lái)提供的。這些函數(shù)及調(diào)用函數(shù)的行為統(tǒng)稱為系統(tǒng)調(diào)用（system call），也就是應(yīng)用對(duì)操作系統(tǒng)（system）的功能進(jìn)行調(diào)用（call）的意思。在前面的程序中用到了time()及printf()等函數(shù)，這些函數(shù)內(nèi)部也都使用了系統(tǒng)調(diào)用。這里之所以用“內(nèi)部”這個(gè)詞，是因?yàn)樵赪indows操作系統(tǒng)中，提供返回當(dāng)前日期和時(shí)刻，以及在顯示器中顯示字符串等功能的系統(tǒng)調(diào)用的函數(shù)名，并不是time()和printf()。系統(tǒng)調(diào)用是在time()和printf()函數(shù)的內(nèi)部執(zhí)行的。大家可能會(huì)認(rèn)為這個(gè)方法有些繞，不過(guò)這是有原因的。

C語(yǔ)言等高級(jí)編程語(yǔ)言并不依存于特定的操作系統(tǒng)。這是因?yàn)槿藗兿Ｍ还苁荳indows還是Linux，都能使用幾乎相同的源代碼。因此，高級(jí)編程語(yǔ)言的機(jī)制就是，使用獨(dú)自的函數(shù)名，然后再在編譯時(shí)將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用（也有可能是多個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的組合）。也就是說(shuō)，用高級(jí)編程語(yǔ)言編寫的應(yīng)用在編譯后，就轉(zhuǎn)換成了利用系統(tǒng)調(diào)用的本地代碼（圖9-6）。

圖9-6 高級(jí)編程語(yǔ)言的函數(shù)調(diào)用在編譯后變成了系統(tǒng)調(diào)用

在高級(jí)編程語(yǔ)言中，也存在可以直接調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用的編程語(yǔ)言。不過(guò)，利用這種方式做成的應(yīng)用，移植性①并不友好（也俗稱為有惡意行為的應(yīng)用）。例如，直接調(diào)用Windows系統(tǒng)調(diào)用的應(yīng)用，在Linux上顯然是無(wú)法運(yùn)行的。

Ps：①移植性指的是同樣的程序在不同操作系統(tǒng)下運(yùn)行時(shí)需要花費(fèi)的時(shí)間等，費(fèi)時(shí)越少說(shuō)明移植性越好。

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Win編譯和鏈接機(jī)制

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應(yīng)用和硬件無(wú)關(guān)？

在用C語(yǔ)言等高級(jí)編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的Windows應(yīng)用中，大家很少能接觸到直接控制硬件的指令。這是因?yàn)橛布目刂剖怯蒞indows全權(quán)負(fù)責(zé)的。

不過(guò)，Windows提供了通過(guò)應(yīng)用來(lái)間接控制硬件的方法。利用操作系統(tǒng)提供的系統(tǒng)調(diào)用功能就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制。在Windows中，系統(tǒng)調(diào)用稱為API（圖11-1）。各API就是應(yīng)用調(diào)用的函數(shù)。這些函數(shù)的實(shí)體被存儲(chǔ)在DLL文件中。

圖11-1 應(yīng)用通過(guò)操作系統(tǒng)間接控制硬件

下面讓我們來(lái)看一個(gè)利用系統(tǒng)調(diào)用來(lái)間接控制硬件的示例。例如，假設(shè)要在窗口中顯示字符串，就可以使用Windows API中的TextOut函數(shù)?①。TextOut的語(yǔ)法如代碼清單11-1所示。在這段代碼中，確實(shí)沒(méi)有能讓大家意識(shí)到硬件的參數(shù)。帶有“設(shè)備描述表的句柄”這一注釋的參數(shù)hdc，是用來(lái)指定字符串及圖形等繪制對(duì)象的識(shí)別值，表示的也不是直接硬件設(shè)備。

代碼清單11-1 TextOut函數(shù)的語(yǔ)法（C語(yǔ)言）

BOOL TextOut(?	HDC hdc, ? ? ? ? ? ? ?//設(shè)備描述表的句柄?	int nXStart, ? ? ? ? ?//顯示字符串的x坐標(biāo)?	int nYStart, ? ? ? ? ?//顯示字符串的y坐標(biāo)?	LPCTSTR lpString, ? ? //指向字符串的指針?	int cbString ? ? ? ? ?//字符串的文字?jǐn)?shù)?);

那么，在處理TextOut函數(shù)的內(nèi)容時(shí)，Windows做了什么呢？從結(jié)果來(lái)看，Windows直接控制了作為硬件的顯示器。但Windows本身也是軟件，由此可見(jiàn)，Windows應(yīng)該向CPU傳遞了某些指令，從而通過(guò)軟件控制了硬件。

Ps：注腳

①?在向窗口和打印機(jī)輸出字符串時(shí)，可以使用Windows提供的TextOut函數(shù)作為API。C語(yǔ)言提供的printf函數(shù)，是用來(lái)在命令提示符中顯示字符串的函數(shù)。使用printf函數(shù)，是無(wú)法向窗口和打印機(jī)輸出字符串的。