C++之Linux syscall实例总结(二百四十六)

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1.前言

本篇目的：理解Linux的syscall作用和用法。

2.Linux syscall介绍

Linux的系统调用（System Call，简称syscall）是用户态程序与内核态之间进行交互的重要接口。通过系统调用，用户程序可以请求操作系统内核提供的特权功能，例如文件操作、进程管理、网络通信等。

Linux系统中的系统调用通常采用软中断的方式实现。当用户程序需要使用系统调用时，它会通过指令将处理器从用户态切换到内核态，并触发软中断异常。操作系统内核会根据中断号（系统调用号）来确定需要执行的系统调用函数，进行相应的处理，然后返回结果给用户程序。

Linux内核提供了丰富的系统调用接口，以满足用户程序的需求。一些常见的系统调用包括：

1. 文件系统相关的系统调用：用于进行文件的打开、读写、关闭、重命名、删除等操作，如open、read、write、close、rename、unlink等。

2. 进程管理相关的系统调用：用于创建、执行、等待和终止进程，以及进程间通信，如fork、exec、wait、exit、kill、pipe等。

3. 内存管理相关的系统调用：用于分配和释放内存，以及修改内存保护属性，如brk、mmap、munmap、mprotect等。

4. 网络通信相关的系统调用：用于创建和管理网络连接，进行数据的发送和接收，如socket、bind、listen、accept、connect、send、recv等。

5. 时间和时钟相关的系统调用：用于获取当前时间、设置定时器等，如time、gettimeofday、clock_gettime等。

6. 设备和驱动程序相关的系统调用：用于访问硬件设备和驱动程序，如ioctl等。

使用系统调用需要遵循一定的规范和约定，通常包括以下几个步骤：

1. 选择适当的系统调用：根据程序的需求，选择合适的系统调用来执行所需的操作。

2. 设置系统调用参数：根据系统调用的要求，设置相应的参数值。系统调用的参数通常是通过寄存器传递的，具体的参数传递方式和数量依赖于架构和具体的系统调用。

3. 执行系统调用：通过触发软中断或使用特定的指令，将处理器从用户态切换到内核态，并执行相应的系统调用函数。

4. 处理返回值：系统调用执行完毕后，将结果返回给用户程序。通常，返回值的含义与具体的系统调用有关，返回值可能包含有用的信息或错误码。

3.syscall实例

1. 读取文件（read）：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    int fd = 0; // 标准输入文件描述符
    char buffer[100];
    ssize_t num_bytes;

    num_bytes = syscall(SYS_read, fd, buffer, sizeof(buffer));
    if (num_bytes > 0) {
        std::cout << "读取到的内容：" << std::string(buffer, num_bytes) << std::endl;
    } else {
        std::cout << "读取文件失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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2. 写入文件（write）：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    int fd = 1; // 标准输出文件描述符
    char buffer[] = "Hello, syscall!";
    ssize_t num_bytes;

    num_bytes = syscall(SYS_write, fd, buffer, sizeof(buffer) - 1);
    if (num_bytes > 0) {
        std::cout << "成功写入 " << num_bytes << " 字节" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "写入文件失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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3. 创建目录（mkdir）：

#include 
#include 

int main() {
    const char* path = "my_directory";
    int result;

    result = syscall(SYS_mkdir, path, 0777);
    if (result == 0) {
        std::cout << "成功创建目录：" << path << std::endl;
    } else {
        std::cout << "创建目录失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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4. 修改文件权限（chmod）：

#include 
#include 

int main() {
    const char* path = "file.txt";
    mode_t mode = S_IRUSR | S_IWUSR; // 设置用户读写权限
    int result;

    result = syscall(SYS_chmod, path, mode);
    if (result == 0) {
        std::cout << "成功修改文件权限" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "修改文件权限失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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5. 创建软链接（symlink）：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    const char* target = "file.txt";
    const char* linkpath = "mylink";
    int result;

    result = syscall(SYS_symlink, target, linkpath);
    if (result == 0) {
        std::cout << "成功创建软链接" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "创建软链接失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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6. 删除文件（unlink）：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    const char* path = "file.txt";
    int result;

    result = syscall(SYS_unlink, path);
    if (result == 0) {
        std::cout << "成功删除文件：" << path << std::endl;
    } else {
        std::cout << "删除文件失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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7. 获取当前时间戳（time）：

#include 
#include 
#include 

int main() {
    struct timeval tv;
    int result;

    result = syscall(SYS_time, &tv, NULL);
    if (result == 0) {
        std::cout << "当前时间戳：" << tv.tv_sec << std::endl;
    } else {
        std::cout << "获取时间戳失败" << std::endl;
    }

    return 0;
}
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