c - 操作系统架构 : Kernel and Standard Library interoperability

Question

我一如既往地感谢您在我的旅程中为我提供的时间和精力:)

因此，作为一个 Nerd ，我已经开始深入了解操作系统的工作原理。我有一个问题是关于内核和标准库，例如 Linux 的 glibc，它充当函数包装器。

为什么操作系统需要一个用C写的标准库？或者问另一种方式 你能用 C 以外的另一种语言为 Linux 内核编写标准库吗？

我假设 STD 库的语言可能取决于为内核选择的语言。所以在我们用 C 编写的 Linux 示例中，包装器 STD 库也需要是 C。

我明白为什么内核通常需要 STD 库，所以这并不是我在 JIC 试图获得的东西，我不清楚。

再次感谢!

Answer 1

让我们深入了解操作系统的更多细节 - 用户空间通信。你知道怎么回事吗？基本上每个平台都使用自己的方法来进行所谓的系统调用 -> 从用户空间到内核空间的控制转移。比如x86使用int指令，x86-64使用syscall指令，arm使用swi等。此外，每个平台对于在调用 syscall 指令之前应如何建立参数和 syscall 号都有自己的理解。让我们关注 x86-64:例如调用 execve(系统调用号 0x3b)这段代码就足够了。你可以试试。

section .text
    global _start
_start:                
    mov rax, 0x3b             
    mov rdi, cmd             
    mov rsi, 0
    mov rdx, 0
    syscall

section .data
    cmd: db '/bin/sh'
.end:

现在让我们了解什么是 execve libc 函数。基本上，如果您深入研究 libc 代码，您会发现它是导致系统调用函数的包装器(请参阅 syscall.S 了解您在 libc 中的架构)。这个 syscall.S 看起来与我们上面的例子非常相似:

    .text
ENTRY (syscall)
    movq %rdi, %rax     /* Syscall number -> rax.  */
    movq %rsi, %rdi     /* shift arg1 - arg5.  */
    movq %rdx, %rsi
    movq %rcx, %rdx
    movq %r8, %r10
    movq %r9, %r8
    movq 8(%rsp),%r9    /* arg6 is on the stack.  */
    syscall         /* Do the system call.  */

基本上，正如 user4098326 和 rcgldr 所提到的 - uspace 和内核之间的互连是汇编代码，以及它上面的所有东西 - 只是包装器。据我所知，所有这些包装器都可以不仅用 C 编写。