使用库函数API和C代码中嵌入汇编代码两种方式使用同一个系统调用----20135334赵阳林

一、理论知识

所谓的系统调用三层皮，结合下图解释如下：

  1. API：第一层是指Libc中定义的API，这些API封装了系统调用，使用int 0x80触发一个系统调用中断；当然，并非所有的API都使用了系统调用，如完成数学加减运算的API就没有使用系统调用；也有可能某个API使用了多个系统调用；这一层存在的价值就是为应用程序员提供易于使用的API来调用系统调用；
  2. system_call：运行于内核态。system_call是所有系统调用在内核的入口点，在其中的开始处保护用户态程序执行上下文，结束处恢复用户态程序执行上下文，在中间根据传入的系统调用号对应的中断服务程序；
  3. sys_xyz 系统调用封装例程：执行具体的系统调用操作，完成用户的系统调用请求；每个系统调用都对应一个封装例程；
 

由上面的分析可以知道，理论上要请求一个系统调用，我们即可以使用Libc提供的API，也可以直接在C中内嵌汇编代码触发0x80中断来完成，这次实验，我们就用实际的例子来演示这两种方法使用同一个系统的调用。我们选择的是比较简单的系统调用sys_write，这屏幕上打印输出“hello world”，对应的API就是printf。

实验环境：实验楼（http://www.shiyanlou.com/courses/195）

二、方法一：使用API在屏幕上显示“hello world”

这个其实也是C语言经典的入门程序，源代码如下

[cpp] view plain copy
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. #include "stdio.h"  
  2. #include "string.h"  
  3.   
  4. int main()  
  5. {  
  6.     char* msg = "Hello World";  
  7.     printf("%s", msg);  
  8.     return 0;  
  9. }  


不解释了，大家主要用来和下面的内嵌汇编代码做个比较就好！

在实验楼中，打开此次实验链接（http://www.shiyanlou.com/courses/running/731），双击Xfce终端，cd Code目录下，gedit helloworld.c，新建并打开helloworld.c文件，在其中输入上面的代码，保存退出；

然后使用下面的指令编译链接程序：

[plain] view plain copy
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. gcc -o helloworld helloworld.c -m32   


接着，运行编译好的程序，

./helloworld

效果如下：

三、方法二：使用C内嵌汇编代码在屏幕上输出helloworld

Linux中内嵌汇编代码的语法，视频中有详细介绍，这里略去，直接给出代码和注释如下：

[cpp] view plain copy
 
 在CODE上查看代码片派生到我的代码片
  1. int main()  
  2. {  
  3.     char* msg = "Hello World";  
  4.     int len = 11;  
  5.     int result = 0;  
  6.   
  7.     __asm__ __volatile__("movl %2, %%edx; " /*传入参数：要显示的字符串长度*/  
  8.              "movl %1, %%ecx; " /*传入参赛：文件描述符（stdout）*/  
  9.              "movl $1, %%ebx; " /*传入参数：要显示的字符串*/  
  10.              "movl $4, %%eax; " /*系统调用号：4 sys_write*/  
  11.              "int  $0x80" /*触发系统调用中断*/  
  12.              :"=m"(result) /*输出部分：本例并未使用*/  
  13.              :"m"(msg),"r"(len)  /*输入部分：绑定字符串和字符串长度变量*/  
  14.              :"%eax");   
  15.           
  16.     return 0;  
  17. }  

使用gedit helloworld_asm.c新建文件，并输入上面的代码，使用下面的命令编译

gcc -o helloworld_asm helloworld_asm.c -m32

使用下面的命令运行

./helloworld_asm

运行效果如下

四、总结

即便是最简单的程序，也难免要用到诸如输入、输出以及退出等操作，而要进行这些操作则需要调用操作系统所提供的服务，也就是系统调用。除非你的程序只完成加减乘除等数学运算，否则将很难避免使用系统调用。在 Linux 平台下有两种方式来使用系统调用：利用封装后的 C 库（libc）或者通过汇编直接调用。
Linux 下的系统调用是通过中断（int 0x80）来实现的。在执行 int 80 指令时，寄存器 eax 中存放的是系统调用的功能号，而传给系统调用的参数则必须按顺序放到寄存器 ebx，ecx，edx，esi，edi 中，当系统调用完成之后，返回值可以在寄存器 eax 中获得。
所有的系统调用功能号都可以在文件 /usr/include/bits/syscall.h 中找到，为了便于使用，它们是用 SYS_<name> 这样的宏来定义的，如 SYS_write、SYS_exit 等。例如，经常用到的 write 函数是如下定义的：
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
该函数的功能最终是通过 SYS_write 这一系统调用来实现的。根据上面的约定，参数 fb、buf 和 count 分别存在寄存器 ebx、ecx 和 edx 中，而系统调用号 SYS_write 则放在寄存器 eax 中，当 int 0x80 指令执行完毕后，返回值可以从寄存器 eax 中获得。
或许你已经发现，在进行系统调用时至多只有 5 个寄存器能够用来保存参数，难道所有系统调用的参数个数都不超过 5 吗？当然不是，例如 mmap 函数就有 6 个参数，这些参数最后都需要传递给系统调用 SYS_mmap：
void  *  mmap(void *start, size_t length, int prot , int flags, int fd, off_t offset);
当一个系统调用所需的参数个数大于 5 时，执行int 0x80 指令时仍需将系统调用功能号保存在寄存器 eax 中，所不同的只是全部参数应该依次放在一块连续的内存区域里，同时在寄存器 ebx 中保存指向该内存区域的指针。系统调用完成之后，返回值仍将保存在寄存器 eax 中。
由于只是需要一块连续的内存区域来保存系统调用的参数，因此完全可以像普通的函数调用一样使用栈(stack)来传递系统调用所需的参数。但要注意一点，Linux 采用的是 C 语言的调用模式，这就意味着所有参数必须以相反的顺序进栈，即最后一个参数先入栈，而第一个参数则最后入栈。如果采用栈来传递系统调用所需的参数，在执行int 0x80 指令时还应该将栈指针的当前值复制到寄存器 ebx中。

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原文地址：https://www.cnblogs.com/EliteDci/p/5297101.html