Shell

在说操作系统的时候，我们说到过一张图：

这产生了两个新问题：

1. 我们输入指令，然后系统执行指令，我们是直接与操作系统对话吗？
2. 系统调用接口和用户操作接口有什么区别？

别急，分开来谈： 

shell

在不同的操作系统里，我们发送指令的方式也不同。
在Linux里，我们用命令行以字符的方式发送指令；在Windows下，我们以鼠标双击的方式发送命令。

同时，安装同一个操作系统的时候，却会分为不同的版本。
比如同样是Linux操作系统，安装的时候却要选择CentOS，Ubuntu；
Windows要选择Windows10，Windows11。
难道，这些都是不同的操作系统吗？当然不是，微软公司不可能闲着蛋疼每年去把操作系统重新给你写一遍，CentOS和Ubuntu也没有权力修改Linux核心代码，这些不同的版本都被称为操作系统的外壳，即为shell。

外壳

你是一个皇帝。

你手下还有几位宰相，与你共同管理国家大事： 

你们的任务，是管理国家的资源分配，还有人才权限的管理。

你们每日在宫中负责大大小小的事物就好了，但是百姓们考虑的就多了——
在靠近边疆的一位平民哪天说自己想征用一块土地，建起一座粮仓。他想请求皇上的同意，让皇上前来当地自然不妥，于是便跑入宫中上奏：

当土地建好以后，其他平民一看，便纷纷效仿。于是一个小皇宫里：

而且，突然有天来了个异域来客：

完全不理会外界消息也不行，让所有人直接面刺皇帝也不妥，于是，你想到了一个好办法—— 

你在所有地方，设立了一个办事处；然后在皇宫附近，设立了一个机关事务处。当所有平民有事物交给皇上批准时，就先交给当地的办事处；而办事处收到了消息，就交给机关事务处，机关事务处汇总了全国各地的消息；机关事务处收到了消息，就先把各地的语言方言翻译成皇上可以看得懂的语言，然后简略消息，最后再交给皇上。
于是，皇上只需要看着送上来的奏折，便可以管理全国，而不需要再与百姓们面对面交流了。

所以，机关事务处是干什么的？收集全国各地的消息，把所有消息语言翻译并简略，交给皇上批阅，然后把批阅的消息再翻译成当地的语言，给当地的办事处回应。

操作系统是干什么的？检查权限，分配内存，管理内存。 

但是，如果我们人人都直接与操作系统直接对话，只会让操作系统龙颜大怒

• 你们不同人的指令习惯不同，我怎么知道你们要干嘛
• 你们隔这乱按，我寻思半天不知道你想说啥，最后才知道你给我把指令打错了
• 你们十万个人都来求我操作系统，我操作系统分分钟挂给你看 

所以，在操作系统和用户之间，则必须有一个机关事务处，作为沟通用户和操纵系统的桥梁，这个机关事务处，就叫操作系统的外壳shell

当用户发出指令的时候，并非向操作系统发出指令，而是向着shell发送指令。shell收到指令，并不会立即传递给操作系统，而是：

1.  先解析指令，看指令的格式是否正确
2.  再分析指令，看指令是想让完成什么任务
3.  再分工指令，看哪些必须要操作系统完成，哪些shell自己就可以完成。
4.  最后分离出操作系统需要做的任务，比如分配内存，修改权限，将这些任务翻译成操作系统可以看得懂的语言，呈递给操作系统实现。

于是，shell过滤掉了所有无效指令，并且将有效的指令简化，只让操作系统执行其需要执行的部分。有了shell的存在，操作系统的负担就能减轻很多 

系统调用

在不同的系统中，系统调用也不同。
一个很简单的例子，Linux是文字框类的操作系统，而Windows是图案可视化类的操作系统，自然Windows对很多显示的工作和Linux有着很大的区别。当我们想在屏幕上打印一串数字，在Linux中要调用print接口，而在Windows里则又是另一套做法。

虽然两个不同的逻辑，在各自的操作系统里都很完美，但是对后来的程序员，就非常不友好了。 

最早产生这个问题，是在不同的芯片中。不同芯片实现相同功能，因为接口完全由厂商生产，没办法统一，所以代码天差地别。但是，不可能把所有芯片对应的代码都写一遍吧，所以此时产生了一个卡密：

C语言，就像秦王一样，统一了所有的接口。

语言调用

在之前C语言的代码里，都是会分.h文件和.c文件的。现在看来，这些都很多余，而且我们并不知道分开的意义，但是我们设想：

在诞生C语言的时候，C语言只给出.h文件，即只告诉你一个C语言应该有哪些函数，并且说明这些函数应该实现哪些功能。但是，光只有一个.h文件，完全做不到程序的运行，必须要.c文件实现.h文件中的所有函数，这些函数才可以正常被调用。

.c中的函数是C语言诞生就有的吗？不是，是操作系统自己去实现的。比如，C语言只给出一个stdio.h： 

//stdio.h

void printf(char* s,...);
//这个函数应该格式化打印数据，参数是巴拉巴拉，返回值是巴拉巴拉

然后C语言就不管了。

操作系统在诞生的时候，首先将自己的系统调用全部实现完全，然后再来看C语言交给自己的任务，要用自己的系统调用，去实现C语言给出的函数：

//stdio.c

//我要用自己的系统调用，去实现C语言给我的要被完成的函数
void printf(char* s,...)
{
	print();//自己的系统调用，打印数据
	fflash();//自己的系统调用，刷新缓冲区
	...// 干一些其他事完善一下
}

所有C语言给出的函数库，操作系统都要自己实现一遍。

这样做有什么意义？

1. 程序员在写代码的时候，就可以绕过系统调用，直接写C语言的函数，不需要学习每个系统的系统调用
2. 程序员在写代码的时候，就不需要每个操作系统都写一份对应的代码，而全部统一成C语言了
3. 程序员在看代码的时候，程序就更加规范了。

所以，系统调用和语言调用有什么区别？

• 系统调用是实现各自功能的命令，相当于方言；
• 而语言调用是统一所有系统功能的语句，相当于国际语言。