Билет №10. Интерфейс прикладного программирования Прикладные программисты используют в своих приложениях обращения к ОС, когда для выполнения тех или иных действий им требуется особый статус, кото¬рым обладает только операционная система. Например, в большинстве современ¬ных ОС все действия, связанные с управлением аппаратными средствами компь¬ютера, может выполнять только ОС. Помимо этих функций прикладной про¬граммист может воспользоваться набором сервисных функций ОС, которые уп-рощают написание приложений. Функции такого типа реализуют универсальные действия, часто требующиеся в различных приложениях, такие, например, как обработка текстовых строк. Эти функции могли бы быть выполнены и самим приложением, однако гораздо проще использовать уже готовые, отлаженные процедуры, включенные в состав операционной системы. В то же время даже при наличии в ОС соответствующей функции программист может реализовать ее самостоятельно в рамках приложения, если предложенный операционной сис-темой вариант его не вполне устраивает.
Возможности операционной системы доступны прикладному программисту в виде набора функций, называющегося интерфейсом прикладного программирова¬ния (Application Programming Interface, API). От конечного пользователя эти функции скрыты за оболочкой алфавитно-цифрового или графического пользо-вательского интерфейса.
Для разработчиков приложений все особенности конкретной операционной сис¬темы представлены особенностями ее API. Поэтому операционные системы с различной внутренней организацией, но с одинаковым набором функций API кажутся им одной и той же ОС, что упрощает стандартизацию операционных систем и обеспечивает переносимость приложений между внутренне различны¬ми ОС, соответствующими определенному стандарту на API. Например, следо-вание общим стандартам API UNIX, одним из которых является стандарт Posix, позволяет говорить о некоторой обобщенной операционной системе UNIX, хотя многочисленные версии этой ОС от разных производителей иногда существенно отличаются внутренней организацией.
Приложения выполняют обращения к функциям API с помощью системных вы¬зовов. Способ, которым приложение получает услуги операционной системы, очень похож на вызов подпрограмм. Информация, нужная ОС и состоящая обычно из идентификатора команды и данных, помещается в определенное место памяти, в регистры и/или стек. Затем управление передается операционной системе, кото¬рая выполняет требуемую функцию и возвращает результаты через память, ре¬гистры или стеки. Если операция проведена неуспешно, то результат включает индикацию ошибки.
Способ реализации системных вызовов зависит от структурной организации ОС, которая, в свою очередь, тесно связана с особенностями аппаратной платформы. Кроме того, он зависит от языка программирования. При использовании ассемб¬лера программист устанавливает значения регистров и/или областей памяти, а затем выполняет специальную инструкцию вызова сервиса или программного прерывания для обращения к некоторой функции ОС. При использовании язы¬ков высокого уровня функции ОС вызываются тем же способом, что и написан¬ные пользователем подпрограммы, требуя задания определенных аргументов в определенном порядке.