glibc 的 write 是如何工作的？

Question

我尝试用-nostdlib 编译一个名为write 的简单程序，但出现错误：

/path/to/file:3: undefined reference to `write'

我认为write 是 Unix 的东西并且一直存在，但显然不是，结果 libc 具有 write 功能。我找到了源代码：

/* Write NBYTES of BUF to FD.  Return the number written, or -1.  */
ssize_t
__libc_write (int fd, const void *buf, size_t nbytes)
{
    if (nbytes == 0)
        return 0;
    if (fd < 0)
    {
        __set_errno (EBADF);
        return -1;
    }
    if (buf == NULL)
    {
        __set_errno (EINVAL);
        return -1;
    }

    __set_errno (ENOSYS);
    return -1;
}
libc_hidden_def (__libc_write)
stub_warning (write)

weak_alias (__libc_write, __write)
libc_hidden_weak (__write)
weak_alias (__libc_write, write)

这一切似乎都是在设置errno。 __libc_write如何写入文件描述符？

Answer 1

您对C 和unix 有一些误解。

我认为write 是 Unix 的东西

毫无疑问，write 是 syscall，它是 POSIX 标准的一部分。 POSIX 是与unix（一个非常古老的操作系统）兼容的标准。

这意味着名为write 的系统调用 存在于任何unix 或POSIX 兼容（如Linux）操作系统中。但是，如果您没有 C 标准库的实现（如 Linux 中的 glibc 或 Android 中的仿生） - 您将如何进行系统调用（即要求操作系统的内核做某事）？系统调用依赖于体系结构（SPARC、Intel、ARM、PowerPC 等将有不同的实现） - 并且由 C 标准库实现。如果您没有（例如，当您遵守-nostdlib 时，您明确要求不要有 C 标准库） - 您不能调用 write，该函数不存在。但是，您可以使用程序集自己实现它。

您提供的代码用于__libc_write，与write 不同。在glibc 和gcc 之间发生了一些巫术，这与存根有关，我不完全理解。

简单的实现是这样的：

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count)
{
    return __set_errno(syscall(__NR_write, fd, buf, count));
}

（在bionic，Android 的 libc 实现中，您可以在此处查看源代码https://searchcode.com/codesearch/view/34924443/ - 看到它是在汇编中实现的）

syscall 函数在 glibc（以及其他任何地方）的汇编中实现：http://code.metager.de/source/xref/gnu/glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/syscall.S（对于 x86_64）

但是，如果您在致电write 时必须真正知道glibc 中发生了什么，那就有点复杂了。据我了解，它调用_IO_new_file_write（实现here）。 _IO_new_file_write 使用write_not_cancel 宏定义here 即a macro for INLINE_SYSCALL (write, 3, fd, buf, len)，即the implementation 用于调用系统调用并设置errno。