c标准库

前言

学习c语言十几年了，却从来没有完整的将c标准库看一看，我想在这一点上我是欠缺的。作为一个技术人员，无论什么时候都不能忘记自己最擅长的技能，这次借一个偶然的契机，翻一翻c标准库，希望以后自己在技术上越来越牛。

说明

c++库和c库包含相同的结构体的定义，其区别主要如下：

• 每个头文件与c语言版本具有相同的名称，但是带有“c”前缀，没有扩展文件名。例如：c语言头文件<stdio.h>的c++等价头文件为。
• 库的每个元素都在std空间中定义。

本文档的示例中，使用c风格的版本，要使用c++的版本替换成相应的头文件就好。

在c++版本实现中也有一些特定的区别：

• wchar_t, char16_t, char32_t 和 bool是c++中的基本类型，因此不会在c版本中出现，这同样适用于<iso646.h>中的宏，因为它们是c++中的关键字。
• 以下函数的声明中有与其参数常量相关的更改：strchr、strpbrk、strrchr、strstrstr、memchr。
• 定义在<cstdlib>中的atexit、exit、abort函数在c++中的行为有所增加。
• 有些函数的重载版本提供了作为参数的附加类型和相同的语义，例如cmath头文件中函数的float和long double版本，或者abs和div的long版本。

c++98包含c90标准中的库;
c++11包含c99标准中描述的c库;
2011 ISO标准的其他介绍与c++不兼容。

说明：本文主要对c99（即c++11）库进行描述。

<cassert>&lt;assert.h>

说明

该文件中定义了一组宏函数作为标准调试工具。对应的宏函数为assert。

函数

函数assert

void assert(int expression);

如果表达式为0,则会向标准错误设备写入一条消息，并调用abort，终止程序的额执行。
如果在#include<assert.h>时，已经定义了名为ndebug的宏，则禁用此宏。因此可以在调试时使用断言，但是在生产版本中通过如下行为禁用这些断言调用：

#define NDEBUG

调用示例：

#include <stdio.h>      /* printf */
#include <assert.h>     /* assert */

void print_number(int* myInt) {
       assert (myInt!=NULL);
       printf ("%d\n",*myInt);
}

int main (){
     int a=10;
     int * b = NULL;
     int * c = NULL;

     b=&a;

     print_number (b);
     print_number (c);

     return 0;
}

<cctype>/<ctype.h>

说明

此头文件声明了一组用于分类和转换单个字符的函数。

函数

isalnum

int isalnum ( int c );

检查c是十进制数字还是大小写字母。如果为假返回0，否则返回其它值。

isalpha

int isalpha ( int c );

检查c是否为字母。为假返回0,否则返回其它值。

isblank

int isblank ( int c );

检查c是否是空白字符。为假返回0,否则返回其它值。

iscntrl

int iscntrl ( int c );

检查c是否是控制字符。为假返回0，否则返回其它值。

isdigit

int isdigit ( int c );

检查c是否是十进制字符。为假返回0,否则返回其它值。

isgraph

int isgraph ( int c );

检查c是否有图形表示法。带有图形表示法的字符是除了空白字符（比如 ’ '）以外的所有可打印的字符。为假返回0,否则返回其它值。

islower

int islower ( int c );

检查c是否是小写字母。为假返回0,否则返回其它值。

isprint

int isprint ( int c );

检查c是否是可打印字符。为假返回0,否则返回其它值。

ispunct

int ispunct ( int c );

检查c是否是标点符号。为假返回0，否则返回其它值。

isspace

int isspace ( int c );

检查c是否是空格。为假返回0,否则返回其它值。

isupper

int isupper ( int c );

检查c是否是大写字母。为假返回0,否则返回其它值。

isxdigit

int isxdigit ( int c );

检查c是否是十六进制数字。为假返回0,否则返回其它值。

tolower

int tolower ( int c );

将c转换成小写字符。

toupper

int toupper ( int c );

将c转换成大写字符。

<cerrno>/<errno.h>

该文件中主要定义了如下宏：

• errno 上次的错误号;
• 该宏可以由程序读和写。

<cfloat>/&ltfloat.h>

含了一组与浮点值相关的依赖于平台的常量。

<ciso646>/<iso646.h>

定义运算符相关的宏。

在c++中有相应的保留字，因此可以不需要此头文件。

<climits>/<limits.h>

该头文件决定了各种变量类型的各种属性。定义在该头文件中的宏限制各种类型的变量。即变量不能存储任何超出这些限制的值。

<clocale>/<locale.h>

c语言支持特定于本地化的设置。例如特定于区域性的日期格式或特定于国家的货币符号。
每个系统和特定的编译器至少要提供两种区域设置选择：

• "c"区域设置是最小区域设置。
• 系统的默认区域设置由运行应用程序的环境提供区域设置配置。

在此头文件中声明了结构提lconv以及函数setlocale和localeconv，以及配合它们使用的一些宏。

结构体lconv

此结构体保存写入数值（货币值和非货币值）的格式信息。函数localconv返回此类型的对象。
该结构体包含的成员如下：
typedef struct {
char *decimal_point;//用于非货币值的小数点字符
char *thousands_sep;//用于非货币值的千位分隔符
char *grouping;//一个表示非货币量中每组数字大小的字符串。每个字符代表一个整数值，每个整数指定当前组的位数。值为 0 意味着前一个值将应用于剩余的分组
char *int_curr_symbol;//国际货币符号使用的字符串。前三个字符是由 ISO 4217:1987 指定的，第四个字符用于分隔货币符号和货币量
char *currency_symbol;//用于货币的本地符号
char *mon_decimal_point;//用于货币值的小数点字符
char *mon_thousands_sep;//用于货币值的千位分隔符
char *mon_grouping;//一个表示货币值中每组数字大小的字符串。每个字符代表一个整数值，每个整数指定当前组的位数。值为 0 意味着前一个值将应用于剩余的分组
char *positive_sign;//用于正货币值的字符
char *negative_sign;//用于负货币值的字符
char int_frac_digits;//国际货币值中小数点后要显示的位数
char frac_digits;//货币值中小数点后要显示的位数
char p_cs_precedes;//如果等于 1，则 currency_symbol 出现在正货币值之前。如果等于 0，则 currency_symbol 出现在正货币值之后
char p_sep_by_space;//如果等于 1，则 currency_symbol 和正货币值之间使用空格分隔。如果等于 0，则 currency_symbol 和正货币值之间不使用空格分隔
char n_cs_precedes;//如果等于 1，则 currency_symbol 出现在负货币值之前。如果等于 0，则 currency_symbol 出现在负货币值之后
char n_sep_by_space;//如果等于 1，则 currency_symbol 和负货币值之间使用空格分隔。如果等于 0，则 currency_symbol 和负货币值之间不使用空格分隔
char p_sign_posn;//表示正货币值中正号的位置
char n_sign_posn;//表示负货币值中负号的位置
char int_p_cs_precedes;//p_cs_precedes的国际格式
char int_n_cs_precedes;//n_cs_precedes的国际格式
char int_p_sep_by_space;//p_sep_by_space的国际格式
char int_n_sep_by_space;//n_sep_by_space的国际格式
char int_p_sign_posn;//p_sign_posn的国际格式
char int_n_sign_posn;//n_sign_posn的国际格式
} lconv

函数setlocale

char* setlocale (int category, const char* locale);

设置或读取地域化的信息。

函数localeconv

struct lconv* localeconv (void);

设置或读取地域化信息，会返回一个lconv结构类型的对象。

<cmath>/<math.h>

定义了常用的数学操作相关的函数。
如下：

• cos
• sin
• tan
• acos
• asin
• atan
• atan2
• cosh
• sinh
• tanh
• acosh
• asinh
• atanh
• exp
• frexp
• ldexp
• log
• log10
• modf
• exp2
• expm1
• ilogb
• log1p
• log2
• logb
• scalbn
• scalbln
• pow
• sqrt
• cbrt
• hypot
• erf
• erfc
• tgamma
• lgamma
• ceil
• floor
• fmod
• trunc
• round
• lround
• llround
• rint
• lrint
• nearbyint
• remainder
• remquo
• copysign
• nan
• nextafter
• nexttoward
• fdim
• fmax
• fmin
• fabs
• abs
• fma
• fpclassify
• isfinite
• isinf
• isnan
• isnormal
• signbit
• isgreater
• isgreaterequal
• isless
• islessequal
• islessgreater
• isunordered
• math_errhandling
• INFINITY
• NAN
• HUGE_VAL
• HUGE_VALF
• HUGE_VALL

<csetjmp>/<setjmp.h>

定义了宏setjmp、函数longjmp以及变量类型jmp_buf，用来实现远程跳转。

jmp_buf类型

用来存储宏setjmp和longjmp之间的环境相关的信息。在调用setjmp时存储，然后在longjmp时恢复

setjmp

int setjmp (jmp_buf env);

此宏用来把当前的环境保存在变量enviroment中，以便longjmp调用时使用。

longjmp

void longjmp (jmp_buf env, int val);

该函数恢复最近一次调用setjmp宏时保存的环境，就jmp_buf参数的设置是由之前调用的额setjmp生成的。

<csignal>/<signal.h>

处理信号的c标准库。包括sig_atomic_t类型，信号处理设置函数signal，信号生成函数raise。

sig_atomic_t类型

int类型，信号处理程序中作为变量使用。它是一个对象的整数类型，该对象可以作为一个原子实体访问，即使存在异步信号时，该对象可以作为一个原子实体访问。

signal

注册信号处理函数。

raise

生成一个信号。

宏类型

<cstdarg>/<stdarg.h>

该头文件定义了一个变量类型va_list和三个宏，这三个宏可用于在参数个数未知（即参数个数可变）时获取函数中的参数。
可变参数的函数在参数列表的末尾使用省略号(…)定义。
例如：

返回类型 函数名称（参数1, ...）

要访问附加的参数通过宏va_start，va_arg，va_end来实现。

库变量va_list

适用于va_start()、va_arg()和va_end()这三个宏存储信息的类型。

宏库

<cstdbool>/&ltstdbool.h>

定义true和false的宏。

<cstddef>/<stddef.h>

该头文件定义各种变量类型和宏。

类型

宏函数

宏

<cstdint>/<stdint.h>

此文件是类型支持库的一部分，提供定宽整数类型和部分c数值极限接口。

类型

int8_t uint8_t
int16_t uint16_t
int32_t uint32_t
int64_t uint64_t
分别为宽度恰为 8 、 16 、 32 和 64 位的有/无符号整数类型
无填充位并对负值使用补码（仅若实现支持该类型才提供）

int_least8_t uint_least8_t
int_least16_t uint_least16_t
int_least32_t uint_least32_t
int_least64_t uint_least64_t
分别为宽度至少有 8 、 16 、 32 和 64 位的最小的有/无符号整数类型

int_fast8_t uint_fast8_t
int_fast16_t uint_fast16_t
int_fast32_t uint_fast32_t
int_fast64_t uint_fast64_t
分别为宽度至少有 8 、 16 、 32 和 64 位的最快的有/无符号整数类型

intmax_t uintmax_t 最大宽度的有/无符号整数类型
intptr_t uintptr_t 足以保有指针的有/无符号整数类型

宏

对应上述类型的最大值、最小值以及特殊值。

<cstdio>/<stdio.h>

输入输出标准库。

流属性

大部分属性在使用fopen打开一个文件的时候定义，如下：

• 读写权限
• 文本/二进制
• 缓冲
• 流的方向

流标识

主要有以下三种：

• 错误标识
• 文件结束标识
• 位置标识

函数

宏

类型

<cstdlib>/<stdlib.h>

此文件中定义了一些通用的函数，包括内存动态管理，随机数生成等等。

函数

• 字符串转换相关：

• 随机相关

• 动态内存管理

• 环境相关

• 搜索和排序

• 整型数相关

• 多字节字符

• 多字节字符串

• 宏

• 类型

<cstring>/<string.h>

该头文件中定义了一些函数来维护c语言中的字符串和数组。

函数

• 拷贝相关

• 级联相关

• 比较

• 搜索

• 其它

• 宏

• 类型

<ctgmath>/<tgmath.h>

此头文件简单的包含<cmath>和<ccomplex>

<ctime>/<time.h>

时间相关的库

函数

• 时间相关

• 转换相关

• 宏

• 类型

<cuchar>/<uchar.h>

此头文件用来支持UTF-16和UTF-32.

宏

函数

<cwchar>/<wchar.h>

此文件主要描述宽字符串相关的内容。

函数

• 输入/输出

• 常规
  wcstod
  wcstof
  wcstol
  wcstold
  wcstoll
  wcstoul
  wcstoull
• 字符和字符串转换
  btowc
  mbrlen
  mbrtowc
  mbsinit
  mbsrtowcs
  wcrtomb
  wctob
  wcsrtombs
• 字符串
  wcscat
  wcschr
  wcscmp
  wcscoll
  wcscpy
  wcscspn
  wcslen
  wcsncat
  wcsncmp
  wcsncpy
  wcspbrk
  wcsrchr
  wcsspn
  wcsstr
  wcstok
  wcsxfrm
  wmemchr
  wmemcmp
  wmemcpy
  wmemmove
  wmemset
• 时间
  wcsftime
• 类型
  mbstate_t
  size_t
  struct tm
  wchar_t
  wint_t
• 宏
  NULL
  WCAHR_MAX
  WCHAR_MIN
  WEOF

<cwctype>/wctype.h>

宽字符类型相关。

函数

iswalnum
iswalpha
iswblank
iswcntrl
iswdigit
iswgraph
iswlower
iswprint
iswpunct
iswspace
iswupper
iswxdigit

towlower
towupper

iswctype
towctrans
wctrans
wctype

类型

wctrans_t
wctype_t
wint_t

其它

WEOF