Стандартные библиотечные функции

Библиотека языка Си содержит множество функций и макроопределений. Библиотеки меняются от системы к системе, но есть ядро функций (стандартная библиотека).

Эти функции используются для:

манипулирования данными, их преобразования и шифрования;

определения пользователями функций с переменным числом аргументов;

динамического управления памятью;

представления показаний системных часов в стандартных форматах даты и времени;

получения системной информации.

Главными преимуществами стандартных библиотечных функций Си являются мобильность и низкие затраты на сопровождение пользовательских приложений. Библиотечные функции не подвержены частым изменениям, поэтому программы, в которых они используются, легки в сопровождении. Некоторые из этих библиотечных функций соответствуют стандарту ANSI С - стандарту Си Американского национального института, благодаря чему они приемлемы для всех систем, соответствующих этому стандарту. Чтобы сократить затраты и время на разработку приложений, рекомендуется использовать библиотечные функции Си всякий раз, когда это оказывается возможным.

Стандартные библиотечные функции Си объявляются в наборе файлов-заголовков, которые в UNIX-системах обычно расположены в каталоге /usr/include. Опишем библиотечные функции ANSI C, определенные в файлах-заголовков, перечисленных ниже:

<stdio.h>

<stdlib.h>

<string.h>

<memory.h>

<malloc.h>

<time.h>

<assert.h>

<stdarg.h>

<getopt.h>

<setjmp.h>

Кроме указанных, в большинстве UNIX-систем есть файлы заголовков, которые не определены в ANSI C:

<pwd.h>

<grp.h>

<crypt.h>.

В этих файлах заголовков объявляются функции, которые помогают получить доступ к информации о бюджетах пользователей и групп в UNIX-системах. В указанных системах они определены в библиотеке libc.a. Эти функции полезны для разработки приложений.

В файле заголовков <stdio.h> объявляется тип данных FILE, который используется в Си-программах для обозначения потоковых файлов, или просто потоков, т.е. файлов, обмен с которыми осуществляется с помощью функций потокового ввода-вывода. Имеется также набор макрокоманд и функций, предназначенных для манипулирования потоковыми файлами. Ниже приведены некоторые из этих макрокоманд и функций, которые уже должны быть знакомы из предыдущих лекций.

Потоковая функция или макрокоманда	Назначение
fopen	Открывает поток для чтения и (или) записи
fclose	Закрывает поток
fread	Читает блок данных из потока
fgets	Читает строку текста из потока
fscanf	Читает форматированные данные из потока
fwrite	Записывает блок данных в поток
fputs	Записывает строку текста в поток
fprintf	Записывает форматированные данные в поток
fseek	Перемещает указатель чтения или записи в потоке
ftell	Возвращает текущую позицию в потоке, начиная с которой будет выполнена следующая операция чтения или записи. Возвращаемое значение - это количество байтов смещения относительно начала потока
freopen	Повторно использует указатель потока для ссылки на новый файл
fdopen	Открывает потоковый файл с указанным дескриптором
feof	Макрокоманда, которая возвращает ненулевое значение, если в данном потоке обнаружен символ конца файла, в противном случае - нулевое значение
ferror	Макрокоманда, которая возвращает ненулевое значение, если в данном потоке была обнаружена ошибка или символ конца файла, в противном случае - нулевое значение
clearer	Макрокоманда, которая сбрасывает флаг наличия ошибок в данном потоке
fileno	Макрокоманда, которая возвращает дескриптор данного потокового файла

В заголовке <stdlib.h> объявляется набор функций, служащих для преобразования данных, генерации случайных чисел, получения и установки переменных среды shell, управления выполнением программ и выполнения команд shell. Обычно эти функции объявляются в заголовке <stdio.h>, но так как они не включают в себя манипулирование потоками, стандарт ANSI C группирует их в отдельный заголовок.

В заголовке <string.h> объявляется набор функций, предназначенных для манипулирования символьными строками.

В заголовке <memory.h> объявляется набор функций, предназначенных для манипулирования байтовым потоком. Эти функции похожи на строковые, но в отличие от них имеют более широкое назначение и могут использоваться для манипулирования несимвольными строковыми объектами. В частности, данные функции можно применять для инициализации, сравнения и копирования объектов типа struct.

В заголовке <time.h> объявляется набор функций, предназначенных для вызова системных параметров времени. Они могут применяться для определения местного времени и даты, времени и даты в универсальном формате (UTC), а также статистических данных об использовании процессами времени центрального процессора.

В заголовке <assert.h> объявляется макрокоманда, используемая для проверки некоторых условий выполнения процесса, которые в нормальной ситуации всегда должны быть истинны. Если все же во время выполнения процесса условие не выполняется, то макрокоманда выводит сообщение об ошибке в стандартный поток ошибок с указанием той строки исходного файла, в которой нарушается проверяемое условие. После этого макрокоманда прерывает процесс.

В заголовке <setjmp.h> объявляется набор функций, которые позволяют процессу вызывать оператор перехода goto из одной функции в другую. Вызов Си-оператора goto позволяет процессу передать управление выполнением от одного оператора к другому лишь в рамках этой же функции. Функции, определенные в заголовке <setjmp.h> устраняют данное ограничение. Эти функции необходимо использовать лишь тогда, когда без них действительно нельзя обойтись. Например, если ошибка обнаружена в рекурсивной функции, то есть смысл сообщить об ошибке, а затем выполнить оператор перехода goto в основную функцию, т.е. как бы начать процесс сначала.

В заголовке <pwd.h> определяется набор функций, предназначенных для получения учетной информации о пользователях.

В заголовке <grp.h> определяется набор функций, предназначенных для получения учетной информации о группах, содержащейся в UNIX-файле /etc/group.

В заголовке <crypt.h> объявляется набор функций, предназначенных для шифрования и дешифрования данных. Это очень важные функции, обеспечивающие безопасность системы. Например, файлы пользовательских паролей и системных данных, которым необходима высокая степень защиты, должны быть зашифрованы так, чтобы ни один человек, не имеющий специального разрешения, не мог узнать, что они из себя представляют. Более того, чтобы читать и изменять эти объекты, уполномоченные лица должны знать секретные ключи дешифровки.

Доступ в библиотеку языка Си

Получение доступа к библиотеке зависит от системы. Во-первых, есть несколько различных мест расположения библиотечных функций, Например, getchar() обычно задают как макроопределение в файле stdio.h, в то время как strlen() обычно хранится в библиотечном файле. Во-вторых, различные системы имеют разные способы доступа к этим функциям. Вот три из них.

Автоматический доступ

Во многих больших системах UNIX вы только компилируете программы. А доступ к более общим библиотечным функциям выполняется автоматически.

Включение файла

Если функция задана как макроопределение, то можно директивой #include включить файл, содержащий ее определение. Часто подобные функции могут быть собраны в соответствующим образом названный заголовочный файл. Например, некоторые системы имеют файл ctype.h, содержащий макроопределения, задающие тип символа (прописная буква, цифра и т.д.)

Включение библиотеки

На некотором этапе компиляции или загрузки программы вы можете выбрать библиотеку. Даже система, которая автоматически контролирует свою стандартную библиотеку, может иметь другие библиотеки редко применяемых функций, и эти библиотеки следует запрашивать явно, указывая соответствующий признак во время компиляции.

Очевидно, мы не сможем рассмотреть все особенности всех систем, но эти три примера показывают, что вас ожидает!

Дата добавления: 2014-01-05