glibc的write函数是如何工作的？

Question

我尝试使用-nostdlib编译一个调用write的简单程序，但是出现了错误：

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

我曾认为write是Unix中一直存在的东西，但显然不是这样，事实证明libc有write函数。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)

这似乎只是设置了 errno。那么 __libc_write 是如何向文件描述符写入数据的呢？

- MD XF

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嗯，“stub_warning”让我想到这段源代码只是一个存根函数……你在哪里找到它的？ - Serge Ballesta

Answer 1

您对于C和unix有一些误解。

我以为write是Unix的东西

确实，write是系统调用之一，它是POSIX标准的一部分。POSIX是一个兼容unix（一个非常古老的操作系统）的标准。

这意味着在任何Unix或符合POSIX标准（如Linux）的操作系统中都存在名为write的syscall。但是，如果您没有C标准库的实现（如Linux中的glibc或Android中的bionic）- 那么您将如何进行系统调用（即要求操作系统内核执行某些操作）？系统调用与体系结构相关（SPARC、Intel、ARM、PowerPC等会有不同的实现），并由C标准库实现。如果您没有一个（例如当您使用-nostdlib编译时，您明确要求不使用C标准库）- 您无法调用write，因为该函数不存在。但是，您可以使用汇编语言自己实现它。

您提供的代码是__libc_write，而不是write。在这里，glibc和gcc之间发生了一些神秘的事情，涉及存根，我并不完全理解。

简单的实现示例如下：

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

在 Android 的 libc 实现中的 bionic 中（可以在此处https://searchcode.com/codesearch/view/34924443/查看源代码），你可以看到它是用汇编语言实现的。

syscall 函数在 glibc（以及其他任何地方）都是用汇编语言实现的：http://code.metager.de/source/xref/gnu/glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/x86_64/syscall.S（适用于 x86_64）。

然而，如果你真的想知道在调用write时中发生了什么，这有点复杂。据我所理解的，它会调用_IO_new_file_write（此处有实现）。_IO_new_file_write使用了在此处定义的write_not_cancel宏，该宏是INLINE_SYSCALL(write, 3, fd, buf, len)的宏，该宏是调用系统调用并设置errno的实现。

- Mark Segal

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据我理解，它调用了_IO_new_file_write。-- 你的理解是错误的，并且混淆了write和fwrite。你回答的那部分是完全错误的。 - Employed Russian

@MarkSegal write是由（Linux）内核实现的。 - yyny