由上小节知道,C库函数是借助FILE类型的结构体来对文件进行操作的,其本身只是在用户空间(I/O缓冲区)进行读写操作,而数据在内核与用户空间之间的传递、以及将内核与I/O设备之间的数据传递都是该C库函数进行一系列的系统调用来完成的。每一个C库函数(接口函数,API)对应的是一个或多个系统调用。
下图以printf函数为例。printf是标准输出流的输出函数(其文件描述符为1,STDOUT_FILENO),用来向屏幕这样的标准输出设备输出,而fprintf则是向文件输出,将输出的内容输出到硬盘上的文件或是相当于文件的设备上。printf是行缓冲的输出,fprintf是全缓冲的输出。
由该图可以看出,C库函数printf标准输出的文件描述符为fd,文件读写指针为FP_POS,I/O缓冲区为BUFFER,其中存储了要输出的内容(hello),这些都保存在FILE结构体中。为了实现将缓冲区的数据送入内核缓冲中,printf函数需要调用write函数,其有三个参数:文件描述符、字符串和字符串长度,从而把文件描述符和输出的内容传递到内核。强调一点:write函数是应用层的函数,处于用户空间,对用户空间进行操作。接着,调用函数sys_write( ),该函数完成一个系统调用,位于内核空间,对内核操作,调用相应的设备驱动程序,属于内核层。最后,设备驱动程序运行,驱动设备完成输出数据到显示器的操作,属于硬件层。这也是由系统调用来完成的。