波仔
⚙️ 第九章 操作系统与应用程序的关系
📄 一句话概括

平时几乎感觉不到操作系统，但几乎每一步都要经过它：打开文件、申请内存、打印一行字、启动另一个程序。

📝 本节和前面几节的关系

9.1 讲了它怎么来的，这一节把镜头对准【它此刻正在替你做什么】。

一、你写的每一句，几乎都落在它身上

打开一个文件——它去查目录、叫驱动去读磁盘。 申请一块内存——它分配物理页、改页表。 往屏幕打印一行字——它把字符交给显卡或控制台。 启动另一个程序——它创建进程、把代码加载进去。 感觉上这些都是【语言的功能】，实际上全是操作系统在干活。

二、看不见，是因为它包得好

为什么你平时完全感觉不到？因为它把自己藏在了两层封装底下。 最上面是语言提供的写法（读文件、打印），再往下是系统调用，最底下才是硬件。 语言把系统调用包起来，于是你写的东西看起来跟操作系统毫无关系。 这也是抽象化的好处：用起来方便。代价是——出了问题你往往不知道该往哪一层看。

三、对比两种写法，就看出了层

用两种写法打开同一个文件，拿回来的东西完全不一样： open(...) 给你一个带缓冲的文件对象——这是语言替你加的。 os.open(...) 给你一个整数文件句柄——这几乎就是系统调用本身。 层层往下，每一层都在替你做一点事，也都在遮住一点东西。 所以【调不动】的时候要会往下看：把高层写法换成低层写法，往往就能看清卡在哪儿。

四、为什么值得知道它存在

三个实际好处： 排错时更快。 报错信息里的【权限不足】【文件被占用】，说的都是操作系统的事。 性能上更好判断。 一次操作是【动内存】还是【碰磁盘】，差着好几个数量级。 跨平台时不吃瘪。 知道哪一层是系统相关的，就知道哪里可能出问题。 一句话：它虽然不在你的代码里，但它在你的代码下面。

五、动手 Demo：关注操作系统的存在

平时写程序几乎感觉不到操作系统，但它几乎什么都替你干了。 用两种写法打开同一个文件，就能看出【包了几层】。

import os
f = open("_u27.py", "rb")
fd = os.open("_u27.py", os.O_RDONLY)
print("open(...)   ->", type(f).__name__)
print("os.open(...) ->", type(fd).__name__)
f.close(); os.close(fd)

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
关注操作系统的存在
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平时写程序几乎感觉不到操作系统，**但它几乎什么都替你干了。**

  程序以为自己在做的事     实际是谁在做
  --------------------------------------------------------
  打开一个文件             系统去查目录，驱动去读磁盘
  申请一块内存             系统分配物理页、改页表
  往屏幕打印一行字         系统把字符交给显卡或控制台
  启动另一个程序           系统创建进程、把代码加载进去
  看键盘有没有按下         系统收集设备中断，再分发给程序

  用两种写法打开同一个文件，就能看出【包了几层】：

  写法             拿到的是            谁在处理
  -----------------------------------------------------------
  open(...)        BufferedReader      Python 又包了一层缓冲
  os.open(...)     int（文件句柄）     几乎就是系统调用本身

  **所以【程序的每一步】几乎都要经过操作系统。**
  它不在你的代码里，**但它在你的代码下面。**

实测：open 给出 BufferedReader（语言又包了一层缓冲）；os.open 给出一个 int 文件句柄。 越往下越接近系统调用，也越难用、越看得清真相。

30 秒实验

  1. 把程序里的一处 open 换成 os.open 走一遍，感受一下多出来的手工活。
  2. 想一想：为什么删一个正在被打开的文件，有时会失败。

常见误区

  1. 以为读文件是语言自带的功能。那是操作系统提供的。
  2. 以为层数越少越好。高层写法更安全、更省事，只是遮住了细节。
自测三问（点开对答案） 1. 打开文件这件事实际是谁在做？ —— 操作系统：查目录、让驱动去读磁盘；语言只是提供了一层写法。 2. open 和 os.open 有什么不同？ —— open 返回带缓冲的文件对象（语言再包一层）；os.open 返回整数文件句柄，几乎就是系统调用本身。 3. 知道操作系统存在有什么用？ —— 排错更快、判断性能有依据、跨平台时知道哪里可能出问题。

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