随着UNIX各种衍生版本不断发展壮大,标准化工作就十分必要。其实干啥事都是这样,玩的人多了,必须进行标准化。

一.UNIX标准

1.1 ISO C(ANSI C)

  ANSI:Amerocan Natoinal Standards Institute,美国国家标准学会,是ISO的程序

  ISO: International Organization for Standardization,国际标准化组织

  IEC:International Electrotechnical CCommission,国际电子技术委员会

  首先由ANSI提出,后来ISO C在1999年形成重要标准,常说的C99也是这个意思,也叫ANSI C。ISO C除了定义C的语法和语义,还定义了C标准库。主要包括15个头文件。这些头文件在POSIX中也包含了。

  

  【收获】在此对这些常用的头文件展开一下:

http://ganquan.info/standard-c/

<assert.h> 断言
<ctype.h> 字符类测试
<errno.h> (部分)库函数抛出的错误代码
<float.h> 浮点数运算
<limits.h> 检测整型数据类型值范围
<locale.h> 本土化
<math.h> 数学函数
<setjmp.h> “非局部跳转”
<signal.h> 信号
<stdarg.h> 可变参数列表
<stddef.h> 一些常数,类型和变量
<stdio.h> 输入和输出
<stdlib.h> 实用功能
<string.h> 字符串函数
<time.h> 时间和日期函数

1.<assert.h> 断言

头文件<assert.h>唯一的目的是提供宏assert的定义。如果断言非真(expression==0),则程序会在标准错误流输出提示信息,并使程序异常中止调用abort() 。
定义:void assert (int expression);
//#define NDEBUG
#include <assert.h>
int main(int argc, char* argv[]){
int a = 12;
int b = 24;
assert( a > b );           // stderr上输出错误信息,abort终止程序执行
printf("a is larger than b!");  // 不会执行
return 0;
}
上面的程序会发现程序中止,printf并未执行,且有这样的输出: main: Assertion `a > b' failed. 原因就是因为a其实小于b,导致断言失败,assert 输出错误信息,并调用abort()中止了程序执行。
2.<ctype.h> 字符测试
<ctype.h> 主要提供两类重要的函数:字符测试函数和字符大小转化函数。提供的函数中都以int类型为参数,并返回一个int类型的值。实参类型应该隐式转换或者显示转换为int类型。
int isalnum(int c); 判断是否是字母或数字。
int isalpha(int c); 判断是否是字母。
int iscntrl(int c); 判断是否是控制字符。
int isdigit(int c); 判断是否是数字。
int isgraph(int c); 判断是否是可显示字符。
int islower(int c); 判断是否是小写字母。
int isupper(int c); 判断是否是大写字母。
int isprint(int c); 判断是否是可显示字符。
int ispunct(int c); 判断是否是标点字符。
int isspace(int c); 判断是否是空白字符
int isxdigit(int c); 判断字符是否为16进制。
int tolower(int c);转换为小写字母。
int toupper(int c); 转换为大写字母。

3.<errno.h> 错误代码

<error.h> 定义了通过错误码来返回错误信息的宏:

errno 宏定义为一个int型态的左值, 包含任何函数使用errno功能所产生的上一个错误码。

一些表示错误码,定义为整数值的宏:
EDOM 源自于函数的参数超出范围,例如 sqrt(-1)
ERANGE 源自于函数的结果超出范围,例如s trtol("0xfffffffff",NULL,0)
EILSEQ 源自于不合​​法的字符顺序,例如 wcstombs(str, L"\xffff", 2)

4.<float.h> 浮点数运算

<float.h> 头文件定义了浮点型数值的最大最小限 浮点型数值以下面的方式定义:符号-value E 指数 符号是正负,value是数字的值
下面的值是用#define定义的,这些值是详细的实现,但是可能没有比这里给出的更详细,
在所有实例里FLT指的是float,DBL是double,LDBL指的是long double
FLT_ROUNDS
定义浮点型数值四舍五入的方式,-1是不确定,0是向0,1是向最近,2是向正无穷大,3是负无穷大
FLT_RADIX 2
定义指数的基本表示(比如base-2是二进制,base-10是十进制表示法,16是十六进制)
FLT_MANT_DIG,DBL_MANT_DIG,LDBL_MANT_DIG
定义数值里数字的个数
FLT_DIG 6,DBL_DIG 10,LDBL_DIG 10
在四舍五入之后能不更改表示的最大小数位
FLT_MIN_EXP,DBL_MIN_EXP,LDBL_MIN_EXP
FLT_RADIX 的指数的最小负整数值
FLT_MIN_10_EXP -37,DBL_MIN_10_EXP -37,LDBL_MIN_10_EXP -37
10进制表示法的的指数的最小负整数值
FLT_MAX_EXP ,DBL_MAX_EXP ,LDBL_MAX_EXP
FLT_RADIX 的指数的最大整数值
FLT_MAX_10_EXP +37 ,DBL_MAX_10_EXP ,LDBL_MAX_10_EXP +37 +37
10进制表示法的的指数的最大整数值
FLT_MAX 1E+37,DBL_MAX 1E+37,LDBL_MAX 1E+37
浮点型的最大限
FLT_EPSILON 1E-5,DBL_EPSILON 1E-9,LDBL_EPSILON 1E-9
能表示的最小有符号数

5.<limits.h> 取值范围

CHAR_BIT 一个ASCII字符长度
SCHAR_MIN 字符型最小值
SCHAR_MAX 字符型最大值
UCHAR_MAX 无符号字符型最大值
CHAR_MIN

CHAR_MAX

char字符的最大最小值,如果char字符正被表示有符号整数。它们的值就跟有符号整数一样。
否则char字符的最小值就是0,最大值就是无符号char字符的最大值。

MB_LEN_MAX 一个字符所占最大字节数
SHRT_MIN 最小短整型
SHRT_MAX 最大短整形
USHRT_MAX 最大无符号短整型
INT_MIN 最小整型
INT_MAX 最大整形
UINT_MAX 最大无符号整型
LONG_MIN 最小长整型
LONG_MAX 最大长整型
ULONG_MAX 无符号长整型

6.<locale.h> 本土化

国家、文化和语言规则集称为区域设置,<locale.h> 头文件中定义了区域设置相关的函数。setlocale函数用于设置或返回当前的区域特性,localeconv用于返回当前区域中的数字和货币信息(保存在struct lconv结构实例中)。setlocale的第一个实参指定要改变的区域行为类别,预定义的setlocale类别有:
LC_ALL     全部本地化信息
LC_COLLATE  影响strcoll和strxfrm
LC_CTYPE    影响字符处理函数和多行字符处理函数
LC_MONETARY  影响localeconv返回的货币格式化信息
LC_NUMERIC  影响格式化输入输出字符中的小数点符号
LC_TIME    影响strftime函数

<locale.h> 头文件中提供了2个函数

setlocale() 设置或恢复本地化信息
localeconv() 返回当前地域设置的信息

setlocale(constant,location) 用法:
如果这个函数成功执行,将返回当前的场景属性;如果执行失败,将返回False。
constant 参数 (必要参数。指定设置的场景信息)
  LC_ALL – 所有下属的常量
  LC_COLLATE – 排列顺序
  LC_CTYPE – 字符分类和转换(例如:将所有的字符转换成小写或大写形式)
  LC_MESSAGES – 系统信息格式
  LC_MONETARY – 货币 / 通货格式
  LC_NUMERIC – 数值格式
  LC_TIME – 日期和时间格式
location (必要参数)
  必要参数。指定需要进行场景信息设置的国家或区域。它可以由一个字符串或一个数组组成。如果本地区域是一个数组,那么setlocale()函数将尝试每
个数组元素直到它从中获取有效的语言和区域代码信息为止。如果一个区域处于不同操作系统中的不同名称下,那么这个参数将非常有用。
struct lconv *localeconv(void); 用法
localeconv 返回lconv结构指针

lconv结构介绍: 保存格式化的数值信息,保存数值包括货币和非货币的格式化信息,localeconv返回指向该对象的指针,以下为结构中的成员及信息:

  char *decimal_point; 数字的小数点号
  char *thousands_sep; 数字的千分组分隔符
  
每个元素为相应组中的数字位数,索引越高的元素越靠左边。一个值为CHAR_MAX的元素表示没有更多的分组了。一个值为0的元素表示前面的元素能用在靠左边的所有分组中
  char *grouping; 数字分组分隔符
  char *int_curr_symbol; 前面的三个字符ISO 4217中规定的货币符号,第四个字符是分隔符,第五个字符是'\0' */
  char *currency_symbol; 本地货币符号
  char *mon_decimal_point; 货币的小数点号
  char *mon_thousands_sep; 千分组分隔符
  char *mon_grouping; 类似于grouping元素
  char *positive_sign; 正币值的符号
  char *negative_sign; 负币值的符号
  char int_frac_digits; 国际币值的小数部分
  char frac_digits; 本地币值的小数部分
  char p_cs_precedes; 如果currency_symbol放在正币值之前则为1,否则为0
  char p_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与正币值之间用空格分开时为1
  char n_cs_precedes; < 如果currency_symbol放在负币值之前则为1,否则为0/dt>
  char n_sep_by_space; 当且仅当currency_symbol与负币值之间用空格分开时为1
  char p_sign_posn; 格式化选项
    0 - 在数量和货币符号周围的圆括号

    1 - 数量和货币符号之前的 + 号

    2 - 数量和货币符号之后的 + 号

    3 - 货币符号之前的 + 号

    4 - 货币符号之后的 + 号
  char n_sign_posn 格式化选项
    0 - 在数量和货币符号周围的圆括号

    1 - 数量和货币符号之前的 - 号

    2 - 数量和货币符号之后的 - 号

    3 - 货币符号之前的 - 号

    4 - 货币符号之后的 - 号
  最后提示:可以使用setlocale(LC_ALL,NULL)函数将场景信息设置为系统默认值。

7.<math.h> 数学函数

<math.h> 是C语言中的数学函数库
三角函数
double sin(double x); 正弦
double cos(double x); 余弦
double tan(double x); 正切
*cot三角函数,可以使用tan(PI/2-x)来实现。
反三角函数
double asin(double x);结果介于[-PI/2, PI/2]
double acos(double x); 结果介于[0, PI]
double atan(double x);
反正切(主值), 结果介于[-PI/2, PI/2]
double atan2(double y,double);
反正切(整圆值), 结果介于[-PI, PI]
双曲三角函数
double sinh(double x); 计算双曲正弦
double cosh(double x); 计算双曲余弦
double tanh(double x); 计算双曲正切
指数与对数
double exp(double x); 求取自然数e的幂
double sqrt(double x); 开平方
double log(double x); 以e为底的对数
double log10(double x); 以10为底的对数
double pow(double x, double y);
计算以x为底数的y次幂
float powf(float x, float y);
与pow一致,输入与输出皆为浮点数
取整
double ceil(double); 取上整
double floor(double); 取下整
标准化浮点数
double frexp(double f, int *p);
标准化浮点数, f = x * 2^p, 已知f求x, p ( x介于[0.5, 1] )
double ldexp(double x, int p);
与frexp相反, 已知x, p求f
取整与取余
double modf(double, double*);
将参数的整数部分通过指针回传, 返回小数部分

double fmod(double, double);
返回两参数相除的余数

8.<setjmp.h> “非局部跳转”  跳来跳去,没啥用

在该头文件中定义了一种特别的函数调用和函数返回顺序的方式。这种方式不同于以往的函数调用和返回顺序,
它允许程序流程立即从一个深层嵌套的函数中返回。
<setjmp.h> 中定义了两个宏:

int setjmp(jmp_buf env); /*设置调转点*/

longjmp(jmp_buf jmpb, int retval); /*跳转*/

宏setjmp的功能是将当前程序的状态保存在结构env ,为调用宏longjmp设置一个跳转点。setjmp将当前信息保存在env中供longjmp使用。其中env是jmp_buf结构类型的。

Demo :

#include  <stdio.h>
#include <setjmp.h>
static jmp_buf buf;
void second(void) {
printf("second\n");
// 打印
longjmp(buf,1);
// 跳回setjmp的调用处
- 使得setjmp返回值为1
}
void first(void) {
second();
printf("first\n");
// 不可能执行到此行
}
int main() {
if ( ! setjmp(buf) ) {
first();
// 进入此行前,setjmp返回0
} else {
// 当longjmp跳转回,setjmp返回1,因此进入此行
printf("main\n"); // 打印
}
return 0;
}
直接调用setjmp时,返回值为0,这一般用于初始化(设置跳转点时)。以后再调用longjmp宏时用env变量进行跳转。程序会自动跳转到setjmp宏的返回语句处,此时setjmp的返回值为非0,由longjmp的第二个参数指定。

一般地,宏setjmp和longjmp是成对使用的,这样程序流程可以从一个深层嵌套的函数中返回。

9.<signal.h> 信号

在signal.h头文件中,提供了一些函数用以处理执行过程中所产生的信号。
宏:
SIG_DFL
SIG_ERR
SIG_IGN
SIGABRT
SIGFPE
SIGILL
SIGINT
SIGSEGV
SIGTERM
函数:
signal();
raise();
变量:
typedef sig_atomic_t
sig_atomic_t 类型是int类型,用于接收signal函数的返回值。
以SIG_开头的宏用于定义信号处理函数
SIG_DFL 默认信号处理函数。
SIG_ERR 表示一个错误信号,当signal函数调用失败时的返回值。
SIG_IGN 信号处理函数,表示忽略该信号。
SIG开头的宏是用来在下列情况下,用来表示一个信号代码:
SIGABRT 异常终止(abort函数产生)。
SIGFPE 浮点错误(0作为除数产生的错误,非法的操作)。
SIGILL 非法操作(指令)。
SIGINT 交互式操作产生的信号(如CTRL - C)。
SIGSEGV 无效访问存储(片段的非法访问,内存非法访问)。
SIGTERM 终止请求。
signal 函数
void(*signal(int sig,void (*func)(int)))(int);
上面的函数定义中,sig 表示一个信号代码(相当于暗号类别),即是上面所定义的SIG开头的宏。当有信号出现(即当收到暗号)的时候,参数func所定义的函数就会被调用。如果func等于SIG_DFL,则表示调用默认的处理函数。如果等于SIG_IGN,则表示这个信号被忽略(不做处理)。如果func是用户自定义的函数,则会先调用默认的处理函数,再调用用户自己定义的函数。 自定义函数,有一个参数,参数类型为int,用来表示信号代码(暗号类别)。同时,函数必须以return、abort、exit 或 longjump等语句结束。当自定义函数运行结束,程序会继续从被终止的地方继续运行。(除非信号是SIGFPE导致结果未定义,则可能无法继续运行)
如果调用signal函数成功,则会返回一个指针,该指针指向为所指定的信号类别的所预先定义的信号处理器。
如果调用失败,则会返回一个SIG_ERR,同时errno的值也会被相应的改变。

raise 函数
int raise(int sig);
发出一个信号sig。信号参数为SIG开头的宏。
如果调用成功,返回0。否则返回一个非零值。

10.<stdarg.h> 可变参数

<stdarg.h> 头文件定义了一些宏,当函数参数未知时去获取函数的参数
变量:typedef va_list
宏:
  • va_start()
  • va_arg()
  • va_end()

变量和定义
va_list类型通过stdarg宏定义来访问一个函数的参数表,参数列表的末尾会用省略号省略

声明:void va_start(va_list ap, last_arg);
用va_arg和va_end宏初始化参数ap,last_arg是传给函数的固定参数的最后一个,省略号之前的那个参数
注意va_start必须在使用va_arg和va_end之前调用

声明:type va_arg(va_list ap, type);
用type类型扩展到参数表的下个参数
注意ap必须用va_start初始化,如果没有下一个参数,结果会是undefined

声明:void va_end(va_list ap);
允许一个有参数表(使用va_start宏)的函数返回,如果返回之前没有调用va_end,结果会是undefined。参数变量列表可能不再使用(在没调用va_start的情况下调用va_end)

11.<stddef.h> 一些常数,类型和变量

<stddef.h> 头文件定义了一些标准定义,许多定义也会出现在其他的头文件里
宏命令:NULL 和 offsetof()

变量:
typedef ptrdiff_t
typedef size_t
typedef wchar_t

变量和定义:
ptrdiff_t是两个指针相减的结果
size_t是sizeof一个关键词得到的无符号整数值
wchar_t是一个宽字符常量的大小,是整数类型
NULL是空指针的常量值

offsetof(type, member-designator);这个宏返回一个结构体成员相对于结构体起始地址的偏移量(字节为单位),type是结构体的名字,member-designator是结构体成员的名字。

12.<stdio.h> 输入和输出

<stdio.h>头文件定义了用于输入和输出的函数、类型和宏。最重要的类型是用于声明文件指针的FILE。另外两个常用的类型是 size_t和fpos_t,size_t是由运算符sizeof产生的无符号整类型;fpos_t类型定义能够唯一说明文件中的每个位置的对象。由头部 定义的最有用的宏是EOF,其值代表文件的结尾。
变量:

typedef size_t
typedef FILE
typedef fpos_t

常量 :

NULL 空值
_IOFBF 表示完全缓冲
_IOLBF 表示线缓冲
_IONBF 表示无缓存
BUFSIZ setbuf函数所使用的缓冲区的大小
EOF EOF是负整数表示END OF FILE
FOPEN_MAX (20)同时打开的文件的最大数量
FILENAME_MAX 文件名的最大长度
L_tmpnam整数,最大长度的临时文件名
SEEK_CUR取得目前文件位置
SEEK_END将读写位置移到文件尾时
SEEK_SET将读写位置移到文件开头
TMP_MAXtmpnam最多次数
stderr标准错误流,默认为屏幕, 可输出到文件。
stdin标准输入流,默认为键盘
stdout标准输出流,默认为屏幕

所有函数(点击可查看介绍和DEMO) :

13.<stdlib.h> 实用功能

  

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的中最常用的系统函数
宏:
  • NULL
  • EXIT_FAILURE 失败状态码
  • EXIT_SUCCESS 成功状态码
  • RAND_MAX rand的最大返回值
  • MB_CUR_MAX 多字节字符中的最大字节数
变量:
  • typedef size_t是unsigned integer类型
  • typedef wchar_t 一个宽字符的大小
  • struct div_t 是结构体类型 作为div函数的返回类型
  • struct ldiv_t是结构体类型 作为ldiv函数的返回类型
函数:
    • 字符串函数
    • atof(); 将字符串转换成浮点型数
    • atoi(); 将字符串转换成整型数
    • atol(); 将字符串转换成长整型数
    • strtod(); 将字符串转换成浮点数
    • strtol(); 将字符串转换成长整型数
    • strtoul(); 将字符串转换成无符号长整型数
    • 数学函数
    • abs(); 计算整型数的绝对值
    • div(); 将两个整数相除, 返回商和余数
    • labs(); 取长整型绝对值
    • ldiv();两个长整型数相除, 返回商和余数
    • rand(); 随机数发生器
    • srand(); 设置随机数种子
    • 多字节函数
    • mblen(); 根据locale的设置确定字符的字节数
    • mbstowcs(); 把多字节字符串转换为宽字符串
    • mbtowc(); 把多字节字符转换为宽字符
    • wcstombs(); 把宽字符串转换为多字节字符串
    • wctomb(); 把宽字符转换为多字节字符

14.<string.h> 字符串函数

<stdlib.h> 头文件里包含了C语言的最常用的字符串操作函数
宏:
  • NULL
变量:
  • typedef size_t
函数:
  • 15.<time.h> 时间和日期函数

    <time.h> 是C标准函数库中

    获取时间与日期、对时间与日期数据操作及格式化的头文件。
    宏:
    • NULL null是一个null指针常量的值
    • CLOCKS_PER_SEC 每秒的时钟数
    变量:
    • typedef size_t 类型定义
    • typedef clock_t类型定义
    • struct tm 结构体
    • struct tm {
      int tm_sec; /* 秒 – 取值区间为[0,59] */

      int tm_min; /* 分 - 取值区间为[0,59] */

      int tm_hour; /* 时 - 取值区间为[0,23] */

      int tm_mday; /* 一个月中的日期 - 取值区间为[1,31] */

      int tm_mon; /* 月份(从一月开始,0代表一月) - 取值区间为[0,11] */

      int tm_year; /* 年份,其值等于实际年份减去1900 */

      int tm_wday; /* 星期 – 取值区间为[0,6],其中0代表星期天,1代表星期一,以此类推 */

      int tm_yday; /* 从每年的1月1日开始的天数 – 取值区间为[0,365],其中0代表1月1日,1代表1月2日,以此类推 */

      int tm_isdst; /* 夏令时标识符,实行夏令时的时候,tm_isdst为正。不实行夏令时的进候,tm_isdst为0;不了解情况时,tm_isdst()为负。*/

      };

    函数:

1.2 IEEE POSIX

  IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气和电子工程师学会)制定的标准,为规范操作系统接口而设计,POSIX指可移植操作系统接口(Portable Operating Ssytem Interface)。由若干标准组成。

  包含如下头文件:

  

1.3 Single UNIX Specification

1.4 FIPS

二.UNIX系统实现

三.标准和实现的关系

四.限制

五.选项

六.功能测试宏

七.基本系统数据类型

  <sys/types.h>

八.标准之间的冲突

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