一、系统调用和库函数

1、系统调用

系统调用是通向操作系统本身的接口，是面向底层硬件的。通过系统调用，可以使得用户态运行的进程与硬件设备(如CPU、磁盘、打印机等)进行交互，是操作系统留给应用程序的一个接口。

2、库函数

库函数（Library function）是把函数放到库里，供别人使用的一种方式。

方法是把一些常用到的函数编完放到一个文件里，供不同的人进行调用。一般放在.lib文件中。

库函数调用则是面向应用开发的，库函数可分为两类，

一类是C语言标准规定的库函数，
一类是编译器特定的库函数。

3、库函数API和系统调用的区别

(1) 库函数是语言或应用程序的一部分，而系统调用是内核提供给应用程序的接口，属于系统的一部分
(2) 库函数在用户地址空间执行，系统调用是在内核地址空间执行，库函数运行时间属于用户时间，系统调用属于系统时间，库函数开销较小，系统调用开销较大
(3) 系统调用依赖于平台，库函数并不依赖

系统调用是为了方便使用操作系统的接口，而库函数则是为了人们编程的方便。

库函数调用与系统无关，不同的系统，调用库函数，库函数会调用不同的底层函数实现，因此可移植性好。

系统调用和库函数是上下层关系，库函数是用户对系统调用的进一步封装，库函数对硬件操作时，会调用系统提供的API。

二、程序的可移植性及其本质

编程语言编写的程序首先要被编译器编译成目标代码（0、1代码），然后在目标代码的前面插入启动代码，最终生成了一个完整的程序。

程序中为访问特定设备（如显示器）或者操作系统（如windows xp 的API)的特殊功能而专门编写的部分通常是不能移植的。

一个编程语言的可移植性取决于

不同平台编译器的数量
对特殊硬件或操作系统的依赖性

移植是基于操作系统的。但是这个时候，我们需要注意一点：基于各种操作系统平台不同，应用程序在二级制级别是不能直接移植的。

在API层面上由于各个操作系统的命名规范、系统调用等自身原因，在API层面上实现可移植是不大可能的。

在代码层去思考可移植问题，

在各个平台下，我们默认C标准库中的函数都是一样的，这样基本可以实现可移植。但是对于C库本身而言，在各种操作系统平台下其内部实现是完全不同的，也就是说C库封装了操作系统API在其内部的实现细节。

因此，C语言提供了我们在代码级的可移植性，即这种可移植是通过C语言这个中间层来完成的。

例如在我们的代码中下功夫。以下代码可以帮助我们实现各平台之间的可移植：

#ifdef _WINDOWS_CreateThread();      //windows下线程的创建
#elsePthread_create();    //Linux下线程的创建
#endif

对于头文件，也使用同样的预编译宏来实现。如：

#ifndef _WINDOWS_#include <windows.h>
#else#include <thread.h>
#endif

这样就可以实现代码的可移植了。在编译的时候只要通过#define就可以选择在那个平台下完成程序的编译。

综上所述，我们都是将C，C++等各种语言当作中间层，以实现其一定程度上的可移植。如今，语言的跨平台的程序都是以这样的方式实现的。但是在不同的平台下，仍需要重新编译。

三、系统开销

使用系统调用会影响系统的性能，在执行调用时的从用户态切换到内核态，再返回用户态会有系统开销。

为了减少开销，因此需要减少系统调用的次数，并且让每次系统调用尽可能的完成多的任务。

硬件也会限制对底层系统调用一次所能写的数据块的大小。

为了给设备和文件提供更高层的接口，Linux系统提供了一系列的标准函数库。

使用标准库函数，可以高效的写任意长度的数据块，库函数在数据满足数据块长度要求时安排执行底层系统调用。

一般地，操作系统为了考虑实现的难度和管理的方便，它只提供一少部分的系统调用，这些系统调用一般都是由C和汇编混合编写实现的，其接口用C来定义，而具体的实现则是汇编，这样的好处就是执行效率高，而且，极大的方便了上层调用。

随着系统提供的这些库函数把系统调用进行封装或者组合，可以实现更多的功能，这样的库函数能够实现一些对内核来说比较复杂的操作。

比如，read()函数根据参数，直接就能读文件，而背后隐藏的比如文件在硬盘的哪个磁道，哪个扇区，加载到内存的哪个位置等等这些操作，程序员是不必关心的，这些操作里面自然也包含了系统调用。

而对于第三方的库，它其实和系统库一样，只是它直接利用系统调用的可能性要小一些，而是利用系统提供的API接口来实现功能(API的接口是开放的)。

四、POSIX

POSIX可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface of UNIX，缩写为 POSIX ），

1、定义

发布者为电气与电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers），简称IEEE。POSIX是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件而定义的一系列API标准的总称，其正式称呼为IEEE 1003，而国际标准名称为ISO/IEC 9945。POSIX.1 已经被国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）所接受，被命名为 ISO/IEC 9945-1:1990 标准。