《作業系統真象還原》——0.5 應用程式是什麼，和作業系統是如何配合到一起的

本節書摘來自異步社群《作業系統真象還原》一書中的第0章，第0.5節，作者：鄭鋼著，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視

應用程式是軟體（似乎是廢話，别急，往後看），作業系統也是軟體。cpu會将它們一視同仁，甚至，cpu不知道自己在執行的程式是作業系統，還是一般應用軟體，cpu隻知道去cs：ip寄存器中指向的記憶體取指令并執行，它不知道什麼是作業系統，也無需知道。

作業系統是人想出來的，為了讓自己管理計算機友善而創造出來的一套管理辦法。

應用程式要用某種語言編寫，而語言又是編譯器來提供的。其實根本就沒有什麼語言，有的隻是編譯器。是編譯器決定怎樣解釋某種關鍵字及某種文法。語言隻是編譯器和大家的約定，隻要寫入這樣的代碼，編譯器便将其翻譯成某種機器指令，翻譯成什麼樣取決于編譯器的行為，和語言無關，比如說c語言的printf函數，它的功能不是說一定要把字元列印到螢幕上，這要看編譯器對這種關鍵字的處理。

編譯器提供了一套庫函數，庫函數中又有封裝的系統調用，這樣的代碼集合稱之為運作庫。c語言的運作庫稱為c運作庫，就是所謂的crt（c runtime library）。

應用程式加上作業系統提供功能才算是完整的程式。由于有了作業系統的支援，一些現成的東西已經擺在那了，但這些是屬于作業系統的，不是應用程式的，是以咱們平時所寫的應用程式隻是半成品，需要調用作業系統提供好的函數才能完整地做成一件事，而這個函數便是系統調用。

使用者态與核心态是對cpu來講的，是指cpu運作在使用者态（特權3級）還是核心态（特權0級），很多人誤以為是對使用者程序來講的。

使用者程序陷入核心态是指：由于内部或外部中斷發生，目前程序被暫時終止執行，其上下文被核心的中斷程式儲存起來後，開始執行一段核心的代碼。是核心的代碼，不是使用者程式在核心的代碼，使用者代碼怎麼可能在核心中存在，是以“使用者态與核心态”是對cpu來說的。

當應用程式陷入核心後，它自己已經下cpu了，以後發生的事，應用程式完全不知道，它的上下文環境已經被儲存到自己的0特權級棧中了，那時在cpu上運作的程式已經是核心程式了。是以要清楚，核心代碼并不是成了應用程式的核心化身，作業系統是獨立的部分，使用者程序永遠不會因為進入核心态而變身為作業系統了。

應用程式是通過系統調用來和作業系統配合完成某項功能的，有人可能會問：我寫應用程式時從來沒寫什麼系統調用的代碼啊。這是因為你用到的标準庫幫你完成了這些事，庫中提供的函數其實都已經封裝好了系統調用，你需要跟下代碼才會看到。其實也可以跨過标準庫直接執行系統調用，對于linux系統來說，直接嵌入彙編代碼“int 0x80”便可以直接執行系統調用，當然要提前設定好系統調用子功能号，該子功能号用寄存器eax存儲。

會不會有人又問，編譯器怎麼知道系統調用接口是什麼，哈哈，您想啊，下載下傳編譯器時，是不是要選擇系統版本，編譯器在設計時也要知道自己将來運作在哪個系統平台上，是以這都是和系統綁定好的，各個作業系統都有自己的系統調用号，編譯器廠商在代碼中已經把宿主系統的系統調用号寫死了，沒什麼神奇的。